转基因拟南芥突变体表型分析
毕业论文关键词：液泡转化酶抑制蛋白 脱落酸敏感 耐旱性 气孔运动
Abstract：There are several hypotheses that explain stomatal behavior. These include the concept of osmoregulation mediated by potassium and its counter-ions malate and chlorine and the more recent starch–sugar hypothesis. We have previously reported that the activity of the sucrose cleavage enzyme, vacuolar invertase (VIN), is significantly higher in guard cells than in other leaf epidermal cells and its activity is correlated with stomatal aperture. Here, we examined whether VIN indeed controls stomatal movement under normal and drought conditions by transforming Arabidopsis with a tobacco vacuolar invertase inhibitor homolog (Nt-inhh) under the control of an abscisic acid-sensitive and guard cell-specific promoter (AtRab18). The data obtained showed that guard cells of transgenic Arabidopsis plants had lower VIN activity, stomatal aperture and conductance than that of wild-type plants. Moreover, the transgenic plants also displayed higher drought tolerance than wild-type plants. The data indicate that VIN is a promising target for manipulating stomatal function to increase drought tolerance.
Key words ：Vacuolar invertase inhibitor, abscissic acid sensitive, drought tolerance, stomatal behavior
目录
第一章 绪论 4
1.1拟南芥 4
1.2研究的目的与意义 4
1.3转基因拟南芥 5
1.4农杆菌介导的植物遗传转化 6
1.4.1农杆菌介导的植物遗传转化的原理 8
1.4.2农杆菌介导的植物遗传转化的优点 10
1.5植物耐旱性与气孔运动的关联性 11
第二章 材料与方法 13
2.1.实验材料 13
2.1.1培养基 13
2.1.2植物材料 13
2.1.3酶和主要试剂 13
2.2试验方法 13
2.2.1转基因拟南芥的测定 13
2.2.1.1 PCR实验及电泳实验 13
2.2.1.2荧光定量PCR测定 14
2.2.2 气孔开度测定 13
2.2.3液泡蔗糖转化酶活力测定 13
2.2.4 离体叶片失水率测定 13
2.2.5相对含水量RWC测定 13
第三章 结果与分析 16
3.1.转基因的植物的PCR验证 16
3.2.转基因的植物的液泡蔗糖转化酶抑制蛋白基因的表达量 16
3.3.液泡蔗糖转化酶抑制蛋白基因的过表达对液泡蔗糖转化酶活力的影响 18
3.4. 液泡蔗糖转化酶抑制蛋白基因过表达转基因植物比对照抗旱 18
3.5.讨论与分析 19
致谢 20
参考文献 20
第一章 绪论
1.1 拟南芥
我们的实验最重要的实验材料为拟南芥，拟南芥与油菜、萝卜、卷心菜等同为十字花科植物，向下细分为鼠耳芥属。拟南芥又名鼠耳芥、阿拉伯芥、阿拉伯草，拉丁文名为Arabidopsis thaliala (L.) Heynh。拟南芥作为一种草本植物广泛分布于欧亚大陆和非洲西北部。在我国的内蒙、新疆、陕西、甘肃、西藏、山东、江苏、安徽、湖北、四川、云南等省区均有生长。我国古人常将身边的一些卑微、低贱之物“视若草芥”，拟南芥早先也就是一种无声无息、名不见经传的小草。拟南芥既不好吃、也不好看，对人类毫无经济价值。但近一百年来，随着生物学和经典遗传学的蓬勃发展，科学家们逐渐注意到它的研究价值。长期以来，科学家一直希望在植物中找到像动物中的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）那样繁殖快、易于在实验室培养、适于遗传操作的实验材料，进而从根本上改变植物遗传学研究的长期落后状况。拟南芥植株较小（一个8cm见方的培养钵可种植4-10株）、生长周期短（从发芽到开花约4-6周）、结实多（每株植物可产生数千粒种子）。拟南芥的形态特征分明（图1），莲座叶着生在植株基部，呈倒卵形或匙形；茎生叶无柄，呈批针形或线形。侧枝着生在叶腋基部，主茎及侧枝顶部生有总状花序，四片白色匙形花瓣，四强雄蕊。长角果线形，长约1-1.5cm，每个果荚可着生50-60粒种子。这些特点使得拟南芥的突变表型易于观察，为突变体筛选提供了便利。拟南芥是典型的自交繁殖植物，易于保持遗传稳定性。同时，可以方便的进行人工杂交，利于遗传研究。拟南芥的另一个优点是易于转化，更方便我们拿它作为实验材料。拟南芥基因组小，由五对染色体组成。其基因组序列已于2000年由国际拟南芥基因组合作联盟联合完成，这是第一个实现全序列分析的植物基因组。拟南芥基因组约为12,500万碱基对，包含约2.6万个基因，编码约2.5万种蛋白质。通过物理（如辐射处理）、化学（如EMS诱变）及生物（如利用植物内源转座子或者根瘤农杆菌将DNA片段转入拟南芥基因组）的手段，已获得大量的发生在不同基因位点的突变体。研究人员建立了若干种质资源中心，方便了突变体的获取和交流。如今拟南芥已成为全球应用最广泛的模式植物，被誉为“植物中的果蝇”。