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叶片大小相关基因NtAN3在烟草上的克隆及功能鉴定

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叶片大小相关基因NtAN3在烟草上的克隆及功能鉴定

作者：李栋成贵州大学

学位级别：硕士

烟草是以收获叶片为收获物的经济作物,其叶片的大小对产量、质量和品质等方面都有影响,为调控烟草叶片的大小。本研究通过生物信息学预测了NtAN3基因在烟草上的功能,利用基因编辑技术创制了过表达和沉默突变株,分析了NtAN3基因对烟株的... 详细信息

烟草是以收获叶片为收获物的经济作物,其叶片的大小对产量、质量和品质等方面都有影响,为调控烟草叶片的大小。本研究通过生物信息学预测了NtAN3基因在烟草上的功能,利用基因编辑技术创制了过表达和沉默突变株,分析了NtAN3基因对烟株的叶片大小的影响,同时利用转录组测序分析了NtAN3基因调控烟草叶片大小的机制。得到主要结果为:1、通过生物信息学分析方法对NtAN3基因的功能进行预测,其结果表明;烟草NtAN3基因与拟南芥At AN3基因的同源性达到了99%以上,两者的理化性质具有相似性,分子量、亲水性和等电点等相近。功能结构域都含有SSXT结构域,并对烟草NtAN3基因与拟南芥At AN3基因编码的蛋白质二级和三级结构预测,得到两者的蛋白质的二级结构中的β转角和α螺旋等都具有相似性,三级结构也相似,故预测烟草NtAN3基因有着与拟南芥At AN3基因一样的功能,可能有着改变叶片大小的功能。2、利用基因编辑技术构建了NtAN3基因的过表达和沉默载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法,经过组织培养得到转化植株。转化植株经过潮霉素Hyg基因和目的基因设计的引物进行检测后分别得到过表达突变植株20株,沉默突变植株4株。并对得到的植株进行基因表达量的测定,结果显示;过表达植株中,目的基因的表达量为1.22,明显高于对照植株的1.04,在沉默植株中,目的基因的表达量为0.75,明显低于对照植株。3、通过对农艺性状的测量和细胞学观察,过表达植株的叶片长度在70.65-76.00cm之间,宽度在35.96-38.14cm之间,明显高于对照植株69.14-71.12cm与33.14-34.89cm之间,沉默突变植株的叶片长度在68.61-71.45cm之间,宽度在32.96-33.47cm之间,明显低于对照植株。对植株叶片的细胞学进行观察发现,过表达植株的细胞数量为28-33个之间,对照的在24-26个之间,明显高于对照,而沉默的细胞数量在19-21个之间,低于对照;过表达植株叶片厚度在270.82-279.19μm之间,而对照的在225.45-229.37μm之间,明显高于对照的叶片厚度。沉默叶片厚度在160.59-170.56μm之间,低于对照;过表达植株细胞的大小也增加,为16.92-18.45μm之间,而对照的为15.13-16.75μm之间,沉默植株细胞大小为13.15-14.81μm之间,明显低于对照。这表明NtAN3基因通过调控叶片细胞数量和细胞大小,进而改变叶片大小。4、突变体转录组测序的结果表明,与对照相比,过表达突变植株G27有差异基因1697个,其中,上调基因数为1035,下调基因数为662。差异基因GO功能主要富集在糖类结合、磷酸盐离子输运、细胞外间隙、几丁质酶活性、几丁质分解代谢过程、氨基聚糖分解代谢过程和氨基糖分解代谢过程等方面。沉默突变植株M21有差异基因2388个,其中的上调基因数为1313,下调基因数为1075。差异基因GO功能主要富集在烯类合成过程、无机离子跨膜转运体活动、韧皮部的发育、几丁质结合、类异戊二烯代谢过程、类异戊二烯生物合成的过程和硫酸盐输送等方面。5、对KEGG途径分析显示,过表达植株主要富集在氮代谢、油菜素内酯的生物合成、氨基糖和核苷酸糖的代谢、酮体的合成与降解、亚油酸的新陈代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉与蔗糖代谢、α-亚麻酸代谢和甘油脂代谢。沉默植株主要富集在氮代谢、油菜素内酯的生物合成、氨基糖和核苷酸糖的代谢、酮体的合成与降解、亚油酸的新陈代谢、淀粉和蔗糖代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、α-亚麻酸代谢和甘油脂代谢。表明NtAN3基因的作用机制是通过改变植物激素信号传导途径中生长素、细胞分裂素和油菜素内酯等过程的相关基因的表达,从而达到改变细胞大小和细胞数量,最终实现改变叶片大小的功能。

关键词：烟草叶片大小功能鉴定转录组

天童山阔叶物种叶片大小与构建成本、非结构性碳及元素化学计量学的关系研究

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天童山阔叶物种叶片大小与构建成本、非结构性碳及元素化学计量学...

作者：熊映杰浙江师范大学

学位级别：硕士

叶片是植物体最重要的器官之一,是植物进行光合、蒸腾、呼吸作用的主要场所,叶片大小影响了植物冠层的紧密程度和形状结构,植物的光拦截效应和碳获取能力,进而对植物的生产力和环境适应能力产生影响。对于叶片大小进化机制,以往主要从... 详细信息

叶片是植物体最重要的器官之一,是植物进行光合、蒸腾、呼吸作用的主要场所,叶片大小影响了植物冠层的紧密程度和形状结构,植物的光拦截效应和碳获取能力,进而对植物的生产力和环境适应能力产生影响。对于叶片大小进化机制,以往主要从生物量分配、与植株其他功能性状之间的关系,以及植物生长代谢和环境因素的影响等角度进行研究,很少考虑叶片自身的构建成本和能量配置方式对叶片大小变化的限制作用。本研究以浙江省宁波市天童山内叶片大小变化较大的40种亚热带阔叶木本植物为研究对象,以平均单叶面积、质量和体积表征叶片大小,测定叶片的去灰分热值、灰分含量和N元素含量来计算叶片的构建成本,同时测定非结构性碳水化合物（NSC）各组分含量及其总量,以及C、N、P元素化学计量学特征来反映叶内的能量配置方式,采用标准化主轴估计方法（SMA）分析上述几方面性状之间的相互关系,并比较常绿和落叶两类不同生活型物种的差异,拟从叶片自身的资源分配及成本-收益关系的角度探讨叶片大小变化的限制因素,从而更深入地理解叶片大小变化调控机制和不同生活型物种的适应策略。主要结果如下:（1）不同叶片大小性状之间的关系。叶片面积与叶片体积呈斜率与1无显著差异的等速关系,叶片面积、叶片体积均与叶片干重呈斜率显著大于1的异速生长关系,与比叶重（LMA）呈斜率小于-1的负相关关系,表明叶片质量随着叶片面积、体积的增大而快速增加,但单位面积所含生物量会下降。（2）叶片大小与构建成本之间的关系。叶片面积、叶片体积与单位面积的灰分含量(AC)、单位质量的灰分含量(AC)呈斜率显著大于1的异速生长关系,与单位面积的构建成本(CC)、去灰分热值(AFCV)呈斜率显著小于-1的异速生长关系;叶片干重与单位面积的灰分含量(AC)、单位质量的灰分含量(AC)呈斜率显著大于1的异速关系;LMA与单位面积的构建成本(CC)、去灰分热值(AFCV)呈斜率与1无显著差异的等速关系,与单位质量的灰分含量(AC)呈斜率显著大于-1的负相关关系。表明叶片大小将随着灰分含量的增加且为非等比的快速增大,但随着单位面积构建成本(CC)的增加而快速减小。（3）叶片大小与NSC之间的关系。叶片面积、叶片体积与非结构性碳水化合物总量(NSC)、淀粉含量(S)、可溶性糖含量(SS)均呈斜率小于-1的负相关关系;叶片干重与所有NSC参数均无显著相关性;LMA与单位面积的非结构性碳水化合物总量(NSC)、淀粉含量(S)、可溶性糖含量(SS)均呈斜率显著小于1的异速关系。表明叶片面积、体积均随单位面积的非结构性碳水化合物含量的增加而快速减小。（4）叶片大小与元素化学计量特征参数之间的关系。叶片面积、叶片体积与总磷含量(TP、TP)均呈斜率显著大于1的异速生长关系,与单位面积的总碳含量(TC)、总氮含量(TN)、C/N、C/P、N/P均呈斜率小于-1的负相关关系;叶片干重与总磷含量(TP、TP)呈显著大于1的异速关系,与C/P、N/P呈显著小于-1的负相关关系;LMA与单位面积的总碳含量(TC)、总氮含量(TN)及N/P呈斜率与1无显著差异的等速关系,与C/P均呈显著小于1的异速关系,与单位质量的总磷含量(TP)呈斜率显著大于-1的负相关关系。表明叶片大小将随着P含量的增加快速增大,随C和N含量及其比值的增加而快速减小。（5）叶片的构建成本、NSC含量以及C、N、P元素组成之间的协变关系。1)单位面积和单位质量下的构建成本（CC）、去灰分热值（AFCV）与总碳含量（TC）、总氮含量（TN）均呈正相关关系,单位面积的构建成本(CC)、去灰分热值(AFCV)与C/P、N/P关系均呈斜率与1无显著差异的等速生长关系,表明叶片的构建成本和去灰分热值将随着C、N含量的增加而增加,增加的速率等于或小于C、N含量增加的速率;2)单位面积的构建成本(CC)、去灰分热值(AFCV)与单位面积的非结构性碳水化合物总量(NSC)、淀粉含量(S)、可溶性糖含量(SS)呈显著的正相关关系,但是,单位质量的去灰分热值(AFCV)与单位质量的淀粉含量(S)、NSC均呈斜率显著大于-1的负相关关系。表明单位面积的叶片构建成本和去灰分热值将随着叶内NSC含量的增加而增加,但单位质量的去灰分热值则随淀粉和非结构性碳水化合物含量的增加而缓慢下降;3)不论是单位面积还是单位质量下,灰分含量（AC）均与总磷含量（TP）呈斜率与1无显著差异的等速关系,单位质量的灰分含量(AC)与单位质量的总碳含量(TC)呈小于-1的负相关关系;单位面积和单位质量的灰分含量（AC）均与C/P、N/P均呈与-1无显著差异的负相关关系,表明叶片的灰分含量将随着叶磷含量的增加而等速增加;4)单位面积的可溶性糖含量(SS)与单位面积的总碳含量(TC)、总氮含量(TN)及C/N均呈斜率小于1的异速关系。单位面积的非结构性

关键词：叶片大小构建成本非结构性碳水化合物 C、N、P元素化学计量学

遮荫对白花泡桐叶片经济学、水力学和叶片大小性状的影响

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河南农业大学学报 2023年第4期57卷 581-590页

作者：侯月爽陈静曹静静王豪杰孔德良范国强河南农业大学林学院河南郑州450046

【目的】探究遮荫对白花泡桐叶片结构功能的影响。【方法】以白花泡桐(Paulownia fortunei)为材料,设置了无遮荫、(50%)中度遮荫和(90%)重度遮荫3个光照梯度,测定了不同光照处理下叶片经济学性状、水力学性状和叶片大小,分析3个性状间... 详细信息

【目的】探究遮荫对白花泡桐叶片结构功能的影响。【方法】以白花泡桐(Paulownia fortunei)为材料,设置了无遮荫、(50%)中度遮荫和(90%)重度遮荫3个光照梯度,测定了不同光照处理下叶片经济学性状、水力学性状和叶片大小,分析3个性状间的关系。【结果】随遮荫程度的增加,叶片经济学性状中比叶面积显著增加,叶厚度、叶组织密度和比叶质量显著降低;叶水力学性状中叶脉密度、叶脉直径和气孔密度显著降低,而遮荫对气孔大小没有影响;遮荫后单个叶片面积显著增加。叶脉密度和叶脉直径呈强烈正相关关系,而气孔大小和气孔密度不相关,且叶片上述3类性状呈现较强的耦合关系。【结论】遮荫显著影响白花泡桐叶片的经济学性状、水力学性状和叶片大小。与中度遮荫相比,重度遮荫后叶经济学性状、水力学性状和叶片大小变化幅度更加明显。

关键词：遮荫叶片经济学性状叶片水力学性状叶片大小

雌雄异株的大戟科植物中叶片大小和形状的性别差异

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Journal of Plant Ecology 2021年第1期14卷 67-83页

作者： Mariola Rabska Nigel W.M.Warwick Grzegorz Iszkulo Caroline L.Gross Institute of Dendrology Polish Academy of SciencesKornikPoland School of Environmental and Rural Science University of New EnglandArmidaleNSW 2351Australia Institute of Biological Sciences University of Zielona GoraZielona GoraPoland Ecosystem Management University of New EnglandArmidaleNSW 2351Australia

作为自然选择的对象,叶片大小和形状能够发挥适应性作用,并且随叶龄而改变。在雌雄异株的植物中,叶片大小和形状因性别而不同,在大多数情况下,雌性的叶片较大。以往研究表明,Adriana tomentosa在叶裂方面存在性别差异。在本研究中,我们... 详细信息

作为自然选择的对象,叶片大小和形状能够发挥适应性作用,并且随叶龄而改变。在雌雄异株的植物中,叶片大小和形状因性别而不同,在大多数情况下,雌性的叶片较大。以往研究表明,Adriana tomentosa在叶裂方面存在性别差异。在本研究中,我们探讨了在叶片大小、形状和生理生态等方面是否存在其他性别差异,以及这些差异是否与人tomentosa的性别适应性和繁殖作用有关。我们测定了生长在澳大利亚东部的两个不连续种群的雌性和雄性植物的幼叶和老叶的物理化学特征,主要包括:叶面积、周长、锯齿、圆形度、长宽比、圆度以及生态生理指标,包括SLA、干物质质量、叶片水分、RWC、δ^(13)C,δ^(15)N同位素比、碳氮含量和碳氮比。同时还测定了叶裂、叶片损伤程度和光合色素含量。在这两个种群中,植物性别显著影响几乎所有与叶片形态相关的参数,如面积、周长、圆形度、长宽比和圆度。与预期相反,我们发现两个种群的雄性具有较大的叶面积且与叶龄无关。雄叶裂片较多,周长较长,但它们较少伸长且锯齿较少。雌性和雄性叶片的生理生态指标差异不大。叶片损伤程度因性别而异,但也因种群而异。叶面积和叶形在性别间的差异不能被生理生态因素所补偿。然而,叶面积可能由其他与叶片形态相关的生理生态机制补偿,因为与雄性相比,雌性的叶面积较小,但叶片锯齿较大。

关键词：大戟科雌雄异株种叶形叶片大小锯齿碳氮比

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拟南芥谷氧还蛋白GRXC9负调控叶片大小

植物学报 2017年第5期52卷 550-559页

作者：黄淦王潇金学锋王小菁王亚琴华南师范大学生命科学学院广东省植物发育生物工程重点实验室广州510631

谷氧还蛋白(GRX)是一类以CXXC/S基序为活性位点的小分子热稳定蛋白,参与多种谷胱甘肽依赖的氧化还原反应。通过对该家族的GRXC9基因进行克隆、表达、亚细胞定位及功能分析,结果表明,GRXC9基因表达无组织特异性,在拟南芥(Arabidopsis tha... 详细信息

谷氧还蛋白(GRX)是一类以CXXC/S基序为活性位点的小分子热稳定蛋白,参与多种谷胱甘肽依赖的氧化还原反应。通过对该家族的GRXC9基因进行克隆、表达、亚细胞定位及功能分析,结果表明,GRXC9基因表达无组织特异性,在拟南芥(Arabidopsis thaliana)的根、茎、叶、花和角果中均能表达,此结果与GUS显色结果基本一致。GRXC9-GFP定位于细胞质和细胞核中,过表达GRXC9的株系叶片明显小于野生型;进一步观察发现,其叶片栅栏细胞明显变小,而细胞总数与野生型差距不大。叶片大小相关基因的表达分析结果表明,过表达株系中AN、LNG1和LNG2的表达量明显下降,说明GRXC9可能通过抑制这些基因的表达从而导致叶片短小。综上所述,GRXC9可能在调控叶片发育方面发挥关键作用。

关键词：谷氧还蛋白 GRXC9 叶片大小负调控

不同移栽期对烤烟叶片大小·产质量·化学成分的影响

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江西农业大学学报 2014年第4期36卷 716-722页

作者：张志高刘齐元冯小虎周国旺刘小林王瑜程元强齐飞李琰琰江西农业大学农学院/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室江西南昌330045 江西省抚州市烟草公司江西抚州344000 宜春学院生命科学与资源环境学院江西宜春336000

烟草的生长发育受到多种因素的影响,为探究移栽期对烟叶产量和品质的影响及寻找江西抚州烟区烟草的最佳栽植期,本研究对不同移栽期的烟叶大小、产质量及化学品质进行检测。结果表明,随着烤烟移栽期的推迟,叶片逐渐变宽,下部叶尤为明显;... 详细信息

烟草的生长发育受到多种因素的影响,为探究移栽期对烟叶产量和品质的影响及寻找江西抚州烟区烟草的最佳栽植期,本研究对不同移栽期的烟叶大小、产质量及化学品质进行检测。结果表明,随着烤烟移栽期的推迟,叶片逐渐变宽,下部叶尤为明显;烟叶的产量逐渐增加,上等烟的比例是先上升后下降;均价和单位面积产值都以T3期的最高;烟叶的总糖含量、钾含量随移栽期推迟逐渐增大,总氮含量、烟碱含量逐渐减小;烟叶的糖碱比、氮碱比等化学成分也以T3期的最协调。比T3期(3月9日移栽)提前或推迟10 d(T1期或T5期)移栽对生产优质烟叶有不利影响。抚州地区3月14日移栽(T3期)较为适宜。

关键词：移栽期叶片大小产量质量化学成分

水稻分蘖与主茎同伸叶片大小的定量关系及其对氮素的响应

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江苏农业学报 2014年第5期30卷 950-958页

作者：魏广彬徐蕊孙和平王绍华金坛市农林局江苏金坛213200 南京农业大学农学院江苏南京210095

为了建立基于同伸关系的水稻叶面积模拟模型,为虚拟植物的构建提供支撑,在盆栽条件下,以常规粳稻南粳44和杂交籼稻II优107为材料,设置不同施氮量处理并进行定株测量,分析了分蘖叶片叶长、叶宽与同伸主茎叶片叶长、叶宽的定量关系及其对... 详细信息

为了建立基于同伸关系的水稻叶面积模拟模型,为虚拟植物的构建提供支撑,在盆栽条件下,以常规粳稻南粳44和杂交籼稻II优107为材料,设置不同施氮量处理并进行定株测量,分析了分蘖叶片叶长、叶宽与同伸主茎叶片叶长、叶宽的定量关系及其对氮素的响应。结果表明,同龄分蘖的同伸叶片具有相近的叶片大小,叶长宽比主要与叶片在分蘖上的叶位有关,而与分蘖的位置关系不密切;分蘖叶片与主茎同伸叶片的叶长宽比随叶片在分蘖上的叶位的提高而增大,约在叶位达到7时,叶长宽比达到1,这一关系可以用分段函数来描述,氮肥和品种对这一关系没有明显影响。

关键词：水稻叶片大小定量关系氮素

亚热带阔叶木本植物叶脉结构与叶片大小关系研究 ——以天童国家森林公园为例

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亚热带阔叶木本植物叶脉结构与叶片大小关系研究 ...

作者：魏凯璐浙江师范大学

学位级别：硕士

叶片是植物进行光合、蒸腾和呼吸作用的主要器官,其性状的变化直接反映了植物生产力的大小和对生存环境的适应能力,也决定了植物的竞争能力。叶片大小是影响植物光截取效率和碳获取能力的重要因素,其决定的生态过程在近些年得到了广泛... 详细信息

叶片是植物进行光合、蒸腾和呼吸作用的主要器官,其性状的变化直接反映了植物生产力的大小和对生存环境的适应能力,也决定了植物的竞争能力。叶片大小是影响植物光截取效率和碳获取能力的重要因素,其决定的生态过程在近些年得到了广泛的关注。目前学术界对于叶片大小优化的研究集中在植物所处的外部环境和植物本身生物量的分配策略,鲜有研究从叶片内部资源配置方式来理解叶片大小的变化。叶脉是叶片运输水分和养分的重要通道,并且具有对叶片支撑和防御的作用。关于叶脉网络性状与叶片大小性状关系的研究多集中在叶脉密度与叶片大小的关系,或者叶脉与叶片大小的关系受到其他因素如坡向、群丛密度、水分等影响。本研究从叶脉网络性状及其叶脉内部资源分配的角度对叶片大小的综合研究和分析,并对不同脉序和不同生活型的植物叶片比较与归纳。为此,本研究在天童国家森林公园选取42种生长环境相对一致的阔叶木本植物为研究对象,采用标准主轴估计方法（SMA）分析叶片大小与叶脉网络构建方式及其成本支出的关系;并且对不同脉序（聚顶脉序、羽状弓曲脉序、羽状直行脉序、掌状脉序）及不同生活型（常绿、落叶）物种组间所采取的叶片大小与叶脉网络构建的生长策略进行了比较。其研究结果有望为解释叶片大小提供一个新的思路。主要研究结果如下:（1）叶片面积与比叶质量、叶组织密度、叶片长/宽、1°脉密度、2°脉密度、各个等级主脉/细脉长均呈显著的小于-1的异速生长关系;与叶片厚度/叶片面积、3°脉密度、细脉分支点密度呈负的等速生长关系;与细脉密度无显著相关。叶组织密度与1°脉密度、2°脉密度、3°脉密度、细脉分支点密度、叶片长/宽和3°脉/细脉长均呈显著的小于1的异速生长关系。叶片长/宽与1°/细脉长、2°/细脉长均为等速生长关系。叶片厚度/叶片面积与主脉/细脉长呈显著的大于1的异速生长关系。这些结果表明,叶片大小相关性状与叶脉长度、叶脉密度、叶脉配比方式、细脉性状之间相互制约相互支撑。（2）叶片面积与单位面积1°脉、2°脉木质部细胞壁干重呈显著小于-1的异速生长关系;与单位面积3°及以上叶脉（3o+脉）木质部细胞壁干重无显著相关;叶片面积与叶柄木质部细胞壁干重,比叶质量与单位面积总脉木质部细胞壁干重均呈显著小于1的异速生长关系。表明叶片大小与木质部细胞壁干重的分配格局密切相关。（3）四种脉序物种组间的叶片面积、叶片厚度、叶长、叶组织密度均无显著差异。但是聚顶脉序的叶型指数最大,羽状脉序（直行脉序、弓曲脉序）的比叶质量、叶片厚度/叶片面积均显著大于掌状脉序,而掌状脉序的叶柄长度显著大于羽状脉序;四种脉序物种组间的主脉密度无显著差异,羽状直行脉序的细脉密度显著大于羽状弓曲脉序,但与掌状脉序无显著差异;羽状直行脉序的单位面积2o脉、3o+脉及总脉的木质部细胞壁干重均大于掌状脉序,但1o脉结果相反。这些结果说明,不同叶形和脉序的物种采取的叶脉构建方式与碳投资分配虽然不同,但都可以获得同等的碳获取潜能和叶片支撑能力。（4）落叶物种比常绿物种具有更大的叶片面积、叶片周长、叶长、叶宽、叶柄长度,具有更小的比叶质量、叶片厚度、主脉各等级叶脉长/细脉长、单位面积（1o+2o）脉的木质部细胞壁干重,但落叶物种的总脉密度、细脉密度都与常绿组无显著差异。根据以上结果,可以推测,常绿物种选择更高的主脉密度且高消耗低获取的保守型生长策略,落叶物种采取加重细脉比例且低消耗高收入的积极型生长策略。总之,叶脉结构及其木质部细胞壁干重对叶片大小、比叶质量、叶组织密度、叶片厚度等叶片性状产生不同的影响。不同大小的叶片在叶脉密度、叶脉资源配比及木质部细胞壁干重方面采取不同的组合方式以实现叶片大小的最优化。不同脉序和不同生活型的物种在叶片内部的资源配置上也采取不同的生长策略以形成各自的最优生长模式。

关键词：叶片大小叶脉木质部细胞壁生物量生活型脉序权衡

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水稻叶片大小QTL的鉴定与分析

水稻叶片大小QTL的鉴定与分析

作者：周桂林华中农业大学

学位级别：硕士

光合作用是作物产量最主要的能量来源,水稻籽粒中80%以上的碳水化合物来自顶二叶的合成,叶片大小是决定光合产物总量的一个重要因素。因此,对功能叶尤其是剑叶形态和大小的遗传分析对于提高作物产量十分重要。目前,有关水稻叶片大小QTL... 详细信息

光合作用是作物产量最主要的能量来源,水稻籽粒中80%以上的碳水化合物来自顶二叶的合成,叶片大小是决定光合产物总量的一个重要因素。因此,对功能叶尤其是剑叶形态和大小的遗传分析对于提高作物产量十分重要。目前,有关水稻叶片大小QTL被精细定位或基因鉴定的报道较少。本研究以ZS97B/9311回交重组自交系鉴定的叶片大小相关QTL为基础,利用其衍生的F分离群体以及近等基因系(F重组单株家系和F纯合基因型家系),对叶片大小QTL进行了重复鉴定和精细定位,旨在分析叶片大小及其与产量相关性的遗传机理,为水稻株型育种和高产育种提供一定的理论和实践依据。主要结果如下: (1) F分离群体中,第1染色体RM283-RM8083区间(约20cM)检测到控制剑叶的长、宽、面积,倒二叶的宽、面积以及穗重和二次枝梗数的QTL,证实了该区间存在的QTL多效作用。 (2)利用F家系均值(矫正F单株表型)进行的QTL定位和替代作图表明,RM283-RM8083区间至少存在两个效应区段。第一个是RM151-RM10481区间,该区间能同时控制剑叶的长、宽和面积,倒二叶的长和面积,穗重、穗颖花数和二次枝梗数以及穗长;除剑叶宽和穗长外,该QTL区域对所有考察性状的变异解释率均在15%以上,其中对剑叶长、穗重和穗颖花数的效应最大,分别为32.49%、33.57%和23.04%。第二个是相邻的RM10481-RM5346区间,该区间可控制倒二叶的宽。 (3)基于F家系基因型分析,挑选其中纯合的单株构建替代系(F家系)进行精细定位,结果发现,RM3746-RM10481区间(约7.4cM)内存在一个多效QTL或基因,同时控制剑叶长等多个性状;另外,控制穗重和二次枝梗数的主效QTL被定位于该区间上游的RM10315-RM10346区段,该区段包含已被报道克隆的产量相关基因Gnla。 (4) F家系中性状相关性分析表明,剑叶长与剑叶的宽、面积,倒二叶的长、面积,抽穗期,穗颖花数、穗重以及二次枝梗数呈显著正相关。一因多效或多基因紧密连锁很可能是这些性状显著相关的遗传基础。

关键词：水稻叶片大小产量因子近等基因系替代作图 QTL(数量性状位点)