小麥成熟胚脫分化的組織定位及細(xì)胞壁相關(guān)基因表達(dá)研究.pdf

1、本研究以豫麥18為材料，從外部形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及基因表達(dá)等不同層面對小麥成熟胚脫分化進(jìn)行了研究，以期揭示小麥成熟胚脫分化的組織定位和分子機(jī)理。主要研究結(jié)果如下： 本文應(yīng)用顯微技術(shù)，觀察了小麥成熟胚脫分化過程中細(xì)胞的形態(tài)變化，并對脫分化的起始部位進(jìn)行初步定位。結(jié)果表明，小麥成熟胚脫分化首先發(fā)生于胚根鞘細(xì)胞，這些細(xì)胞在2，4-D誘導(dǎo)條件下，培養(yǎng)6h啟動(dòng)脫分化，逐步回復(fù)變化為薄壁細(xì)胞，至24h便有愈傷組織形成，培養(yǎng)72小時(shí)，小麥成熟胚已

2、經(jīng)脫分化形成體積較大的愈傷組織團(tuán)，這些愈傷組織主要由胚根鞘細(xì)胞脫分化而來的薄壁細(xì)胞組成。其主要表現(xiàn)為，細(xì)胞間隙增大，體積逐漸變大，細(xì)胞中液泡明顯，細(xì)胞核變大，被大液泡排擠到細(xì)胞邊緣。經(jīng)透射電鏡觀察表明，小麥成熟胚脫分化過程中細(xì)胞壁變薄，細(xì)胞器種類增多，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器數(shù)量增加，淀粉粒、脂體等物質(zhì)密度減小至消失，隨著原有物質(zhì)的消失和新物質(zhì)出現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)重新組合。 為研究小麥成熟胚脫分化分子機(jī)理，本研究利用.Affymetrix

3、 wheat GeneChipR 基因芯片技術(shù)在轉(zhuǎn)錄水平研究了細(xì)胞壁相關(guān)基因在小麥成熟胚脫分化過程中的表達(dá)變化。以小麥成熟胚脫分化起始O點(diǎn)為對照，分別研究0、2、6、12、24和72h時(shí)這些基因的表達(dá)變化，將那些與0點(diǎn)比值大于2或小于0.5，即表達(dá)變化兩倍以上的基因視為有意義的基因，分析了這些發(fā)生有意義變化的細(xì)胞壁相關(guān)基因在小麥成熟胚脫分化中的表達(dá)情況。結(jié)果表明，在含有61127個(gè)探針組，代表了55085個(gè)基因的小麥基因組表達(dá)譜上，發(fā)生

4、有意義表達(dá)變化的基因共約有15000個(gè)。其中，有138個(gè)細(xì)胞壁相關(guān)基因在小麥成熟胚細(xì)胞脫分化過程中至少在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)中發(fā)生了有意變化，它們的表達(dá)產(chǎn)物按功能分為8類：分別是伸展蛋白、擴(kuò)張蛋白、纖維素合成酶、纖維素酶、甘露糖磷酸變位酶、半乳糖激酶、肉桂酰-CoA還原酶、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶。分析表明，伸展蛋白基因45個(gè)，擴(kuò)張蛋白基因48個(gè)，它們大多表達(dá)上調(diào)，推測這些基因?qū)π←湷墒炫呒?xì)胞脫分化過程中細(xì)胞壁的伸展起重要作用。其中，AY543

5、542.1、CD490917、AY543544.1、BJ249762等擴(kuò)張蛋白基因在0-72h主要為上調(diào)，且在24h或72h時(shí)上調(diào)倍數(shù)為200以上℃A640232、CA604159、CA641446等伸展蛋白基因在24h或72h也達(dá)到最大值，上調(diào)倍數(shù)30以上。細(xì)胞壁擴(kuò)張蛋白和伸展蛋白基因在小麥成熟胚脫分化過程中的表達(dá)，與我們觀察到的細(xì)胞壁變化是相對應(yīng)的，也說明了細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一。與細(xì)胞壁物質(zhì)代謝相關(guān)的基因45個(gè)，包括纖維素合成酶基因