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拟南芥长下胚轴突变体shb1-D抑制子的筛选及鉴定

冯文强  
【摘要】:光是影响植物发育最重要的环境因素之一,几乎影响着植物的一切生命活动,光合作用为植物生命活动提供能量,同时光作为一种信号引起植物发生相关反应,调控植物的生长发育。种子作为植物营养物质的储存器官,为人类生产生活提供粮食和生产原料,满足人们日常生活需求。种子大小是影响农作物产量的关键因素之一,但目前人们对调控种子生长发育的分子机制仍然不够明确。SHB1(SHORT HYPOCOTYL UNDER BLUE 1)参与调控植物光信号转导途径,可以调控PIF4与HFR1的表达,PIF4基因只在红光下被SHB1特异性地诱导表达,而在红光与蓝光条件下SHB1均可诱导HFR1基因的表达。同时,SHB1也参与调控种子发育过程,通过与MINISEED3(MINI3)结合来调控HAIKU2(IKU2)的表达,进而调控胚乳发育,并最终影响种子大小。shb1-D突变体是一个在Ws背景下的功能获得型突变体,在本研究中,我们利用EMS诱变shb1-D种子,进而通过下胚轴长度及种子大小两方面的表型来筛选其抑制子,以期进一步深入探索SHB1基因在调控植物生长发育过程中的功能及作用机制。通过筛选其诱变后的M2代群体,我们最终得到了三个突变体:b2 shb1-D、r4 shb1-D和r175shb1-D。本研究对这些shb1-D抑制子突变体进行表型分析,并通过图位克隆鉴定到突变基因,具体的研究结果如下:(1)我们对三个突变体进行了表型分析,结果表明在红光和蓝光下,三个突变体的下胚轴显著短于shb1-D,与野生型Ws相比下胚轴也较短。通过将这些突变体分别和野生型Ws杂交去除shb1-D背景后,发现其下胚轴长度显著短于野生型。(2)与shb1-D相比,突变体b2 shb1-D、r4 shb1-D和r175 shb1-D子叶面积显著变小,叶绿素含量明显增多,而且CAB3基因的表达量明显增高。(3)将三个突变体分别与shb1-D杂交,进行遗传分析实验,结果表明,三个突变体均为隐性突变。而且我们将三个突变体相互杂交进行等位性验证分析发现b2 shb1-D和r4 shb1-D为等位突变体,r175 shb1-D为另一个突变体。(4)我们综合利用了图位克隆技术与基因组重测序分析技术,对突变体进行了定位,结果表明,突变体b2 shb1-D和r4 shb1-D在第二号染色体上存在突变,并得到了9个候选基因,我们分别克隆了这几个基因,并侵染拟南芥,以期确定目的基因。最终,我们通过表型回复实验确认了突变基因是AT2G252XX,亚细胞定位显示,该基因主要在细胞核内表达。酵母双杂交实验以及双分子荧光互补实验表明,SHB1与AT2G252XX并不直接相互作用。


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