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《重庆大学》 2012年
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微管骨架在拟南芥根响应渗透胁迫中的作用

张运刚  
【摘要】:土壤干旱和盐渍化造成的渗透胁迫是全球范围内影响植物生长发育,导致农作物减产的普遍因素。因此,研究植物应答渗透胁迫的机制对揭示植物生长调控理论和农业生产具有重要意义。 环境渗透的改变可以导致细胞微管的解聚和重排,那么微管的排布方式是否与植物响应渗透胁迫相关?因此,本文结合植物生理学与生物物理学的理论和方法,探讨了细胞微管骨架的排布方式对拟南芥根响应渗透胁迫的生长中的作用。 本研究比较了GFP-MBD转基因拟南芥和野生型拟南芥根的生长情况以及不同培养方法和制片方法下的微管成像情况,证明了GFP-MBD标记基因转入不影响拟南芥根伸长生长,且GFP-MBD转基因拟南芥和野生型拟南芥对环境渗透变化的响应是一致的。确立了GFP-MBD转基因拟南芥为研究材料,建立了液体培养方式下的培养液制片技术和共聚焦显微镜观察细胞微管的研究体系。 本研究选择了1/2MS、1/2MS+50mM甘露醇、1/2MS+100mM甘露醇和1/2MS+200mM甘露醇四种渗透梯度来考察渗透胁迫对拟南芥根的伸长生长影响。培养7d后,1/2MS、1/2MS+50mM甘露醇、1/2MS+100mM甘露醇和1/2MS+200mM甘露醇中的拟南芥根平均长度分别为27.865mm,21.876mm,17.532mm和13.972mm;成熟区细胞的平均长度分别为390.658μm、315.386μm、257.188μm和131.893μm。发现1/2MS+50mM甘露醇的渗透胁迫就能显著抑制拟南芥根的伸长和根尖成熟区细胞长度,且抑制程度随渗透剂的剂量增加而增大。 使用微管解聚剂oryzalin处理拟南芥,发现解聚微管后拟南芥根在1/2MS、1/2MS+50mM甘露醇、1/2MS+100mM甘露醇和1/2MS+200mM甘露醇中根长度平均值分别为22.575mm、17.315mm、14.146mm和10.926mm,oryzalin处理后各个渗透梯度培养基中根的伸长生长都小于对照。因此,认为微管参与了植物根响应渗透胁迫的生长。进一步观察各个渗透梯度下,拟南芥根细胞微管的排布方式,发现1/2MS+50mM甘露醇中培养的拟南芥根细胞在80μm~260μm长度范围内,微管的排布方向与根纵轴之间的夹角大于1/2MS中培养的拟南芥根相同细胞长度中微管与根纵轴的之间的夹角。1/2MS+100mM甘露醇中培养的拟南芥根细胞在80μm~250μm长度范围内,微管的排布方向与根纵轴之间的夹角也大于1/2MS中培养的拟南芥根相同细胞长度中微管与根纵轴的之间的夹角。表明在渗透胁迫下,植物可以通过改变其微管的排布方式对根细胞的生长长度进行调节,从而调节根的伸长。 TCH基因可以影响植物微管排布,那么TCH基因是否参与了植物响应渗透胁迫的调节,通过比较拟南芥突变体tch1~3在渗透胁迫根的伸长和野生型之间的区别,发现tch1~3在液体培养基中的伸长均大于野生型,而且不同的tch突变体之间存在差异,说明TCH基因可能参与了植物对渗透胁迫的应答。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:Q945

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