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《华中农业大学》 2018年
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植物初生细胞壁CesAs基因的功能分析

孙梦丹  
【摘要】:纤维素是植物细胞壁的主要成分,影响细胞壁的理化特性和生物质利用。纤维素是由纤维素合酶(Cellulose synthase,Ces A)复合体催化合成。纤维素合酶基因家族已分为初生和次生细胞壁纤维素合酶两类。其中次生壁纤维素合酶基因在细胞壁合成和植物生长发育中的一些功能业已研究,但初生壁纤维素合酶基因的相关功能报道较少。本研究分析了水稻和拟南芥初生壁合成相关基因在水稻中的功能,初步解析了初生壁对水稻生长发育的影响,测定了木质纤维素的产糖效率。其主要结果如下:1.鉴定了水稻OsCesA5基因T-DNA插入突变体,纯合水稻突变体株高和茎秆各节间长度均显著降低。水稻超表达OsCesA5基因可以促进转基因水稻幼苗和倒1节节间伸长。2.基于Q-PCR基因表达量定量分析,突变体Oscesa5-3材料中与初生壁合成相关的Os Ces A3、5、6基因表达量显著下降,与次生壁相关的Os Ces A4、9表达量升高,而超表达p35S::OsCesA5水稻转基因材料植株相关基因表达量呈相反的趋势。3.透射电镜观察细胞壁厚度,突变体初生壁变薄而次生壁厚度不变;超表达植株初生壁加厚,次生壁变薄。4.测定成熟茎秆纤维素的聚合度(DP)和结晶度(Cr I),突变体纤维素的DP和Cr I均显著降低,而超表达植株则显著升高。5.分析成熟茎秆细胞壁成分,突变体中纤维素、半纤维、木质素含量显著降低,超表达植株中均显著升高。6.突变体中半纤维素合成相关基因GT43和木质素合成相关基因4CL1、4CL3、4CL4表达量均显著下降,超表达植株中相关基因表达量均显著上升。7.在1%NaOH预处理条件下,突变体木质纤维素酶解产糖效率显著提高,乙醇产量高达21%(%干重)。8.在水稻中异源超表达拟南芥At Ces A3、6、7、9,其转基因植株株高均显著降低。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q943

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【参考文献】
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