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水稻淡黄绿叶色突变体光呼吸及其相关基因表达的研究

作　者: 叶威
导　师: 陈良碧
学　校: 湖南师范大学
专　业: 植物学
关键词: 水稻叶色突变体光呼吸速率酶活性基因表达
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

在杂交水稻制种过程中,除去不育系群体中的杂株是一项劳动强度大、成本高的技术环节,也是影响杂交水稻种子纯度的技术环节。利用叶色标记性状标记不育系是杂交水稻育种一直追求的目标。光温敏不育水稻淡黄绿叶色突变体就是这样一种理想的叶色突变体。在本实验室前期研究发现该突变体其株高、颖花数、柱头外露率、开花时间、生长状态等基本与野生型基本相同,并且用淡黄绿叶色突变体配制的杂交组合的农艺性状与用野生型配制的相应组合无明显的差异。研究还发现淡黄绿叶色突变体叶绿素的含量低是导致叶色呈淡黄绿叶色的根本原因,同时揭示了淡黄绿叶色突变体特殊的光合特性,即弱光条件下淡黄绿叶色突变体的净光合速率低于野生型,强光条件下净光合速率却高于野生型。但有关淡黄绿叶色突变体光合效率高的生理机制还缺乏深入了解,是否与光呼吸作用的强弱有关是一个值得探讨的问题。本研究以野生型水稻为对照,从该突变体光呼吸速率、光呼吸相关酶的活性、光呼吸相关基因的表达量等方面进行比较研究,旨在促进对淡黄绿叶色突变体光合特性的认识和促进对该突变体的应用。主要结果如下：1.光呼吸速率的变化规律比较无论是野生型对照或淡黄绿叶色突变体,光呼吸速率的日变化规律是上午随着光照强度的增加和光合速率升高而逐渐升高,至13点钟左右光呼吸速率达到最大值,随后光呼吸速率逐渐降低。与对照相比,淡黄绿叶色突变体的光呼吸速率较低。2.光呼吸相关酶的活性变化规律比较淡黄绿叶色突变体的CAT和GS活性趋势基本同它的光呼吸速率趋势相同,淡黄绿叶色突变体的CAT和GS活性总体小于野生型对照。它们在11:00-13:00这个时间段的活性较为显著地高于其他时间段,且在13点钟时酶活性达到最大值。3.光呼吸相关基因表达规律比较比较突变体与野生型OsGLYK、OsPGLP、OsGLO5、OsmSHMT这4个光呼吸相关基因的相对表达量,4个基因的相对表达量都基本呈现出随时间推移而上升、至最大值而相对稳定、随后又渐渐下降的趋势。4.气孔导度与“午休,,现象变化规律自然空气和2%氧气条件下突变体的气孔导度都显著地大于对照。且2%氧气条件下的气孔导度要显著大于自然空气下的气孔导度。野生型对照在“午休”点时的气孔导度大幅减小,而突变体此时的气孔导度相对正常。研究结果表明,淡黄绿叶色突变体虽然叶绿素素含量比对照低近50%,但光呼吸速率比对照低,这可能是该突变体光合效率高的重要原因之一。另中午强光照条件下,淡黄绿叶色突变体气孔导度比野生型要大,加之光呼吸速率相对较低,这可能是导致淡黄绿叶色突变体没有“午休”现象的两个主要生理原因。没有“午休”现象可能是该突变体光合效率高的另一重要原因之一众多植物的叶色突变体都是致死突变或生长不良突变。但淡黄绿叶色突变体生长正常,其特殊的光合特性是其确保生长正常的生理基础。本文虽然在光呼吸速率方面作了一些探讨,但有关的分子机制有待进一步深入研究。

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-10
目录  10-12
1 文献综述  12-25
  1.1 植物光呼吸的研究进展  12-21
    1.1.1 植物的光呼吸代谢途径  12-14
    1.1.2 C_3植物和C_4植物的光呼吸途径比较  14
    1.1.3 植物光呼吸的功能  14-16
    1.1.4 植物光呼吸相关酶的研究进展  16-20
    1.1.5 植物光呼吸的测定方法  20-21
  1.2 叶色突变体的研究进展  21-24
    1.2.1 叶色突变体的分类  21-22
    1.2.2 叶色突变的来源  22-24
  1.3 研究目的和意义  24-25
2 材料与方法  25-36
  2.1 材料  25-26
    2.1.1 实验材料  25
    2.1.2 主要试剂  25
    2.1.3 引物和常规药品  25-26
    2.1.4 仪器  26
  2.2 方法  26-36
    2.2.1 水稻光呼吸速率的测定  26
    2.2.2 气孔导度的测定  26
    2.2.3 水稻叶片蛋白质浓度的测定  26-28
    2.2.4 水稻叶片过氧化氢酶活力的测定  28-29
    2.2.5 水稻叶片谷氨酰胺合成酶活力的测定  29-30
    2.2.6 水稻叶片总RNA的提取  30-32
    2.2.7 cDNA的合成  32
    2.2.8 Real-time PCR检测光呼吸基因的表达量  32-36
3 结果与分析  36-51
  3.1 不同氧气含量条件下光合作用日变化曲线的比较  36-38
  3.2 野生型与叶色突变体光呼吸速率的比较  38-39
  3.3 野生型与叶色突变体在不同气体条件下气孔导度的比较  39-44
  3.4 野生型与叶色突变体过氧化氢酶活性的比较  44
  3.5 野生型与叶色突变体谷氨酰胺合成酶活性的比较  44-45
  3.6 淡黄绿叶色突变体和野生型对照光呼吸相关基因表达比较  45-51
    3.6.1 总RNA完整性分析  45-46
    3.6.2 引物可用性评估  46
    3.6.3 光呼吸相关基因表达差异比较  46-51
4 讨论  51-53
参考文献  53-59
致谢  59-60

水稻淡黄绿叶色突变体光呼吸及其相关基因表达的研究

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