目录
摘 要 3
关键词 3
ABSTRACT 4
KEY WORDS 4
引言 5
1 文献综述 7
1.1 细胞分裂素信号转导机制的研究进展 7
1.1.1 细胞分裂素反应调节因子 7
1.1.2 细胞分裂素受体基因 8
1.1.3 磷酸转运蛋白基因 8
1.2 氮素的吸收与代谢机理 9
2 方案论证 11
3 材料与方法 12
3.1 实验材料 12
3.1.1 植物材料 12
3.1.2 菌株 12
3.1.3 质粒 12
3.1.4 常用生物学试剂 12
3.2 实验方法 12
3.2.1 双链的合成 12
3.2.2 酶切产物的连接 12
3.2.3 大肠杆菌的转化 12
3.2.4 菌落PCR 13
3.2.5 大肠杆菌质粒提取 13
3.2.6 胶回收 13
3.2.7 植株种植 14
3.3 数据分析 14
4 结果与分析 15
4.1 突变体载体构建 15
4.2 表达载体构建 15
4.3 引物测试 16
4.4 氮处理对突变体植株的影响 17
5 讨论 19
致谢 20
参考文献 21
水稻RR基因的功能研究及其对氮素利用的影响
摘 要
为了以可持续的方式确保水稻高产量，需要兼顾影响水稻产量的内外因素。其中，细胞分裂素（Cytokinin, CTK）作为一种常见的植物内源激素，在植物生长和发育过程中发挥着重要的作用。如叶绿体生物合成、植物器官的分化、促进植物开花结果、细胞的分裂、增加坐果提高果实产量、顶端优势、抑制和延缓细胞衰老、养分信号等都与CTK密切相关。而CTK在植物体内涉及合成与代谢以及运输和信号转导。近年来， CTK的调节机制仍是作物研究中主要挑战，而关于CTK的信号转导机制的研究相继取得了不 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
错的进展。因此，有关CTK的信号转导机制的进一步揭示对CTK的功能的研究具有重要意义。另外，氮元素作为水稻生长所必需的大量营养元素，是影响作物的形态、生理及产量的重要环境因素。因此，氮素的高效吸收利用对水稻产量的提高显得尤为重要。而CTK会显著影响氮素在植物体内的吸收、转运以及代谢过程，由于CTK与氮素之间的关系较为复杂。因此，本项目从细胞分裂素信号转导途径中反应调节因子（response regulator，RR）角度来探讨RR基因在水稻中的功能，并通过氮浓度处理实验，了解水稻RR基因对氮素利用的影响。
引言
细胞分裂素（Cytokinin, CTK）对植物的形态、生理以及产量具有重要的调控作用，从合成与代谢到运输，再至信号转导，CTK的研究不断发展。而氮素作为水稻生长发育必需的大量营养元素，提高氮肥利用率，从而提高水稻产量一直以来都是研究热点。本人所在课题组长期致力于水稻栽培研究，而导师的研究领域主要是栽培环境影响水稻产量形成的分子机制，尤其是氮素营养对水稻产量的影响。由于本人之前在SRT（Student Research Training）项目中参与课题“玉米素葡萄糖基转移酶编码基因的表达分析”，对CTK方面有一定的认知。因此，导师综合考虑了本人在SRT中的表现以及研究方向，故在毕业设计中将课题设置在CTK范围内，其研究方向则改为CTK信号转导以及氮素利用方面。
CTK的信号转导作为调控内源CTK反应的重要途径。因此，研究CTK的信号转导机制具有重要意义。而CTK反应调节因子（response regulators, RRs）作为CTK的信号转导中的一个重要的环节，发挥着重要的调控作用。另外，由于当今氮肥的过量使用，氮肥利用率偏低，导致各种环境问题。有研究表明，氮素的吸收和转运以及氮代谢过程会受到CTK的影响，例如CTK能够通过影响植物地上部及根系的形态生理，提高植物冠层光合适应性及光氮利用效率[12]，最终提高产量。前人研究表明，氮素营养可以通过影响CTK的合成发挥其间接作用。Sakakibara等[3]认为CTK可作为一种重要的信号物质从根部向地上部的运输方向传递信息，以此来表达根部的氮素营养状况。而在大麦[4]、玉米[5]的研究中也发现氮素与CTK含量之间有非常密切的联系。
因此，研究CTK与氮素之间的关系，对于提高产量及氮素利用率的意义重大。本研究以水稻CTK反应调节因子（response regulator，RR）突变体为研究材料，旨在探讨不同氮浓度处理下，突变体材料产量性状的变化，进而研究水稻RR基因的功能以及对氮素利用的影响。本课题在技术要求方面，需对已有的RR基因突变体材料，通过桶栽实验，观察不同N浓度处理下的表型，统计数据并进行数据分析。另外，还需要负责新一批突变体材料载体的构建和筛选。
水稻是三大粮食作物之一[6]，是很多国家，尤其是亚洲国家的主粮[7]。水稻的产量构成因素包括每亩穗数、每穗粒数和千粒重 。每亩穗数这个因子与分蘖数相关[8]，因此合理利用分蘖是水稻高产栽培的重要环节[9,10]。另外，水稻穗结构性状受多重因素调控，除种植密度、光照、水分、肥料、激素等外因之外，也有基因和品种等内在因素。氮肥之所以能够促进分蘖和大穗的发生，有研究表明氮肥的施用与植株的CTK含量密切相关。而游离态CTK在分蘖和大穗形成的过程中起到重要作用。由于CTK能与生长素拮抗，打破其顶端优势[11]，从而促进腋芽的生长和促进分蘖[9] 。同时，它能够在穗分化期促进颖花的形成[1215]。不仅如此，CTK通过信号转导途径还对植物的众多生理过程进行调控。因此，从CTK信号转导方向来研究CTK与氮素之间的关系是一个不错的途径。 Ito等[16]通过对水稻中CTK信号途径基因家族的鉴定，发现B型RR基因（ORR1，ORR2，ORR3，ORR4和ORR6）除了ORR5在愈伤组织和花中表达外，其它都在多种不同的器官中表达。此外，三个A型RR基因（OsRR4，OsRR9和OsRR10）表现出受CTK诱导表达，三个（OsRR8，OsRR12和OsRR13）在花中表达。另外，OsRR6能够响应不同的环境刺激而诱导表达，表明它在非生物胁迫和CTK信号之间的交互中发挥作用。这些结果为进一步研究水稻的A型响应调节子的特异或者重叠的细胞功能提供了基础[17]。

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