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利用Illuimina测序技术研究玉米花环结构维管束鞘细胞及叶肉细胞的基因表达

作     者:李平华 Lalit Ponnala Neeru Gandotra Lin Wang Ya-Qing Si S.Lori Tausta Tesfamichael Kebrom Nicholas Provart Rohan Patel Christopher R. Myers Edwin Reidel Robert Turgeon Peng Liu Qi Sun Timothy Nelson Thomas P.Brutnell 

作者单位:中国热带农业科学院热带生物技术研究所 

会议名称:《2012年全国玉米遗传育种学术研讨会暨新品种展示观摩会》

会议日期:2012年

学科分类:09[农学] 0901[农学-作物学] 

关 键 词:C4植物 玉米 花环 Illuimina测序 叶肉细胞 

摘      要:提高农产品质量和数量、保证粮食安全是我国目前的重要任务之一。但目前不断加剧的人类干扰活动、工业生产和城市化进程,造成生态环境恶化、农田系统水土质量降低和可耕种土地面积的减少,已对我国农田生态系统的固碳总量造成一定程度的潜在威胁;而且,生物能源的需求,也对我国的植物固碳量提出了更高的要求。因此,在可耕种土地面积不能增加,反而持续下降的背景下,提高植物的固碳速率,即光合速率,是保证我国粮食安全、维持我国社会-经济-生态可持续发展的重要手段之一。我国重要的粮食作物如水稻,小麦等均为C3作物。对C3作物进行C4改造,目前被认为是提高植物光合效率的重要手段之一。C4植物由C3植物进化而来,之所以比C3植物具有更高的光合利用效率因其具有特化的解剖结构:花环结构,各种C4光合作用的关键酶在花环结构的两种细胞:维管束鞘细胞及叶肉细胞的特异定位造成C4植物独特的C02浓缩机制,从而使其光合效率较高,光呼吸较低。然而,由于对C4植物花环结构发育,C4光合酶类细胞特异定位的分子调控机理不清楚,极大的限制了C3作物的C4改造。本实验以典型的C4植物玉米为实验材料,利用激光显微切割技术分离花环结构的两种细胞:维管束鞘细胞及叶肉细胞,结合新一代测序技术,在单细胞水平上研究维管束鞘细胞及叶肉细胞的基因表达,为进一步了解玉米的C4发育提供了基础。

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