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PttKN1基因在百脉根中的遗传转化及其功能分析

作　者: 付筱
导　师: 王崇英
学　校: 兰州大学
专　业: 细胞生物学
关键词: PttKN1基因 KNOX基因 百脉根 遗传转化 复叶 叶脉
分类号: Q943.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


PttKN1(Populus tremula×tremuloides KNOTTED1)基因是从杨树的维管束形成层中分离获得的，序列比对揭示它可能属于KNOX基因的第一类基因。在本研究中，我们以豆科牧草百脉根为材料，进行了高效组织培养再生体系的建立，利用农杆菌介导的叶盘转化法将该基因导入到百脉根中，获得了一定量的转基因植株，并通过多层次各水平的分析，初步探讨了该基因的可能表达模式和功能。其主要结果如下：1．建立了百脉根的高效再生体系，其中其子叶分化频率为82.0％，下胚轴则高达96.0％；分化苗接入MS基本培养基后生根率可达82.9％；将组培苗移栽，移栽基质分别采用100％珍珠岩、100％蛭石、100％泥炭土以及泥炭土∶蛭石∶珍珠岩(1∶1∶1)的混合土，其中以100％蛭石为基质成活率最高，移栽苗成活率最高，为94.1％。2．RT-PCR分析显示，野生型百脉根中没有PttKN1基因的表达，而卡那霉素抗性苗中该基因的表达呈现为阳性。这说明该基因已经被导入百脉根中。3．PttKN1基因在百脉根中过表达时，叶片的复杂程度和叶片形状发生改变，大致可分为三种类型：1)转基因百脉根中叶的复杂性增加，三出复叶小叶增为4-5片；2)百脉根中复叶的复杂性降低，叶由野生型的三出复叶转变为单叶；三出复叶中小叶数目变为两个，托叶可正常发生；3)叶片出现缺刻，或叶片数目不发生改变，但叶的对称性改变，其中一些叶片较其它叶片小。4．PttKN1基因转基因植株与野生型相比，株型发生了变化，转基因植株节间距缩短，植株矮化，严重矮化的植株形态变为矮小簇生状；植株生长延缓，植株矮小；少数茎的茎顶端分生组织缺失，不能继续生长。5．PttKN1基因转基因叶片的叶脉的脉序和野生型相比，也发生了如下变化：1)主脉由野生型的一条明显的主脉改变为多条主脉；2)次级叶脉的分枝较少，和主脉形成闭合环状；3)次级叶脉没有从主脉上发出，而是与主脉平行的从叶柄处发出；4)叶柄处三条维管束形成环状。6．与野生型相比，PttKN1基因转基因植株叶片的组织细胞结构改变，该基因的异位表达致使叶片中细胞形状不规则，栅栏组织消失，叶肉细胞紧密的排列在一起，叶肉细胞层数增加2-3层；叶柄基本组织中近外方的多层厚角组织和维管束外包围的厚角组织均消失，叶柄在横切面上形状改变，由野生型的三角形变为圆形或椭圆形，细胞形状改变，维管束数目减少，结构简化，仅存少数几个细胞。另外，叶柄中央有异位分生组织的形成。上述结果说明百脉根中PttKN11基因的导入引起了转基因植株中基因功能的改变，进而导致了转基因植株一系列形态、结构和发育的改变；说明PttKN1基因作为一个转录因子，调控着众多的下游基因，对植物生长发育的许多方面都起着较为重要的作用。

全文目录


中文摘要  6-8
英文摘要  8-10
第一部分 前言  10-21
  1、茎顶端分生组织研究近况  10-12
  2、复叶发育的研究现状  12-16
    2.1 单叶和复叶  12
    2.2 叶的发育和研究概况  12-13
    2.3 控制复叶发育的基因  13-16
    2.4 叶发育中的激素网络  16
  3、KNOX基因的研究概况  16-19
    3.1 KNOX基因异位表达对植物的影响  16-18
    3.2 KNOX基因的结构和功能  18-19
  4、PttKN1基因的分离、特点及其功能  19-20
  5、百脉根的生物学特性  20
  6、本研究的目的与意义  20-21
第二部分 材料与方法  21-26
  1、实验材料  21
  2、实验方法  21-26
    2.1 百脉根组织培养体系的诱导  21-22
    2.2 农杆菌叶盘转化法对百脉根的转化  22-23
    2.3 PttKN1基因转化植株叶脉的观察  23
    2.4 转基因植物的显微结构观察  23-24
    2.5 目的基因的RT-PCR检测  24-26
第三部分 实验结果  26-31
  1、高频再生体系的建立  26-27
    1.1 不同激素配比对百脉根分化的影响  26
    1.2 生根培养基的选择  26-27
    1.3 组培苗的移栽  27
  2、转基因植物叶片形态的变化  27-28
  3、转基因植物植株表型的变化  28
  4、转基因植物叶脉脉序的变化  28-29
  5、转基因植物显微结构的变化  29-30
    5.1 百脉根野生型和转基因叶片横切显微观察  29
    5.2 百脉根野生型和转基因叶柄横切显微观察  29-30
  6、异位分生组织的形成  30
  7、转基因植物的RT-PCR检测分析  30-31
第四部分 讨论  31-35
  1、PttKN1基因异位表达对叶形态的影响  31-32
  2、PttKN1基因异位表达对叶植株形态的影响  32-33
  3、PttKN1基因异位表达对叶组织结构的影响  33-34
  4、PttKN1基因表达对异位分生组织形成的影响  34-35
结论  35-36
参考文献  36-47
图版说明  47-49
图版  49-59
致谢  59

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物细胞遗传学 > 植物基因工程
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