9787802338692 大豆在暗诱导下光周期及衰老相关基因的差异表达研究 中国农业科 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵琳 著

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• 分子生物学
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出版社： 中国农业科学技术出版社

ISBN：9787802338692

商品编码：29493157579

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名：大豆在暗诱导下光周期及衰老相关基因的差异表达研究

定价：25.00元

作者：赵琳

出版社：中国农业科学技术出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787802338692

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本研究在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照光周期诱导开花和衰老过程中基因转录丰度的变化，克隆与大豆光周期反应及衰老有关的基因，并对其进行转基因功能研究，通过基因的克隆和改造，试图从根本上改变大豆对光的敏感性，为大幅提高大豆单产和总产寻找到新的突破口。并且为进一步探索大豆叶片感受日长变化诱导开花和衰老的复杂机制奠定了良好的理论基础。

内容提要

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黑龙江省是我国大豆主要生产基地，加入世贸组织后，大豆面临严重的进口压力。主要原因是我国大豆单产低，竞争力不强。大豆属于短日照植物，其生长发育对光周期反应非常敏感，这一特性严重阻碍大豆品种的适应性，是制约大豆单产提高和稳产的关键因素。暗处理相当于短日照，可以缩短大豆的开花和成熟期，其表型之一是加速叶片的衰老。叶细胞的结构、代谢和基因表达都协调的发生变化，细胞器官的组分被依次有序的分解。代谢变化包括合成代谢活性的减弱，如光合作用和蛋白质的合成，以及分解代谢的加速，如核酸降解和蛋白水解。这些对维持植物生长和生殖是非常必要的，基因转录物丰度的巨大变化揭示了从有光合活性的叶片到作为流动营养物来源的衰老器官来维持发育的转变情况。
为了打破大豆种植区域的局限性，本研究在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照光周期诱导开花和衰老过程中基因转录丰度的变化，克隆与大豆光周期反应及衰老有关的基因，从而探索大豆叶片感受日长变化诱导开花和衰老的复杂机制。虽然植物花器官的分化发生在*分生组织，在开花过程中的基因表达也必然在*分生组织中有所反映，然而植物感受光的器官是叶片，并利用长距离信号通过韧皮部传导至*分生组织(SAM)影响生殖生长，在光周期控制开花过程中也必然牵涉叶片中很多基因的互作。由于黑暗的长度是开花时间的关键决定因素，在光周期控制开花过程中基因可能在夜间表达有差异，所以，以昼夜交替时的大豆的两个样本的叶片为研究目的对象，构建了差异表达的cDNA消减文库，发现与暗诱导相关的差异表达基因，揭示了有关参与机体暗适应下蛋白质的上调表达的信息，为进一步分离暗处理产生差异表达基因奠定了基础。
通过转化短日照，进行光周期反应基因的功能验证，分析该类基因在光周期反应中的作用。同时，研究外源激素的施加对光周期途径相关转录因子基因表达的影响；分析开花诱导中基因组织特性的表达情况。本研究的宗旨是通过基因的克隆和改造，试图从根本上改变大豆对光的敏感性，为大豆高产稳产提高寻找新的突破口，从根本上扭转我国大豆依赖于进口的被动局面。
主要结果如下。
1.本试验应用抑制性消减杂交(SSH)技术以东农u3大豆的短日照(8h光/16h暗)和长日照(16h光/8h暗)两个样本为研究目的对象，构建了含有1738个克隆的差异表达的cI)NA消减文库，对148个克隆进行测序，在此基础上发现了76个与暗诱导相关的差异表达ESTs(上调至少3倍)，根据Blastn和Blastx推测这些ESTs的功能包括参与转录、信号转导和细胞凋亡的调节类蛋白；参与大分子降解的酶类如蛋白和核酸的降解、参与细胞壁修饰的合成代谢、初级代谢以及次级代谢的酶类和解毒与防卫的压力反应的基因。揭示了有关参与机体暗适应下蛋白质的上调表达的信息，为进一步分离短日处理产生差异表达基因奠定了基础。
2.为了研究GmRAV在大豆短日照信号转导中的可能作用，我们利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术从大豆中克隆了编码GmRAv的cDNA序列。序列分析结果表明，GmRAV基因编码351个氨基酸，含有AP2/ERF和B3结构域，GenBank登陆号为DQ147914，其DNA序列与辣椒、水稻和拟南芥RAV基因高度同源。
3.Real-time RT-PCR分析在短日照和长日照条件下大豆叶片中GmRAV基因mRNA转录物的丰度变化，表明该基因的丰度在短日照(SD)时都要显著高于在长日照(LD)条件下的丰度。
4.分析GmRAV基因在不同组织中mRNA转录物的丰度变化表明，SD强烈诱导GmRAV基因在叶、根和茎中的表达。
5.构建了植物表达载体pBI121-GmRAV，用农杆菌介导法转化过量表达该基因，获得卡那霉素抗性植株54株。PCR方法鉴定Tn转基因株系，获得18个转基因的PCR阳性植株。通过Northern分析表明这4株转基因中的GmRAV基因都转录，表明它们都已成功转入中，并正常表达。
6.GmRAV过量表达的植株与对照相比无论在长日照和短日照下植株都明显矮小，节间距短，节数少，并且在土壤中生长时叶片更深绿，叶片小，GmRAV过量表达对茎和叶的发育以及植株的生长有推迟抑制作用。转大豆GmRAV基因的植株无论在长日照和短日照条件下均表现出开花延迟的特征，并且光周期敏感性增强，非转基因在长日照比短日照条件下开花提前3天，而GmRAV过表达的植株在长日照比短日照条件下开花却提前13天。
7.GmRAV是BR信号转导途径的抑制因子，GmRAV基因通过抑制BR信号而抑制植物细胞伸长从而抑制生长，导致转基因植株矮化。
8.GmRAV是GA生长信号转导途径中的促进因子，是ABA和黑暗促进衰老途径中的促进因子。

目录

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作者介绍

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赵琳(1980- )，女，黑龙江省鹤岗市人，博士，助理研究员。主要从事大豆生物技术研究，2007年至今工作于东北农业大学农学院/大豆生物学省部共建教育部重点实验室。在利用抑制性消减杂交技术寻找差异表达基因、基因克隆、生物信息学、植物组织培养、转基因及转基因品种培

文摘

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序言

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植物生长与环境响应的奥秘：深入解析光周期与衰老调控机制 植物，作为地球上不可或缺的生命形式，其生长发育与环境信号的感知、响应息息相关。在错综复杂的生命活动中，光周期和衰老是影响植物生命历程的两个至关重要的生理过程。光周期，即植物对日照长度变化的感知和反应，直接调控着播种、分蘖、抽薹、开花、结实等一系列关键生育期。而衰老，则是植物生命周期走向终点的必然阶段，伴随着养分回流、器官脱落，是自然界物质循环的重要环节。理解植物如何精确调控这两个过程，不仅是揭示生命奥秘的基础科学问题，更对农业生产、作物育种具有极其重要的现实意义。 本研究聚焦于一个具有重要经济价值和广泛研究潜力的作物——大豆，深入剖析其在特定环境条件（暗诱导）下，光周期和衰老相关基因的表达变化规律。这一研究方向的选择，具有多重价值。首先，大豆作为重要的油料和蛋白质作物，其产量和品质的提高直接关系到全球粮食安全和人类健康。其次，暗诱导作为一种模拟特定环境胁迫（如遮荫、生长季缩短等）的手段，能够显著影响植物的光周期响应和衰老进程。通过研究暗诱导对大豆相关基因表达的影响，我们可以更全面地理解植物在非理想环境下的适应性策略。最后，基因差异表达研究是解析分子机制的金钥匙，通过追踪特定基因在不同处理下的表达水平变化，能够为揭示光周期调控和衰老启动的具体分子通路提供关键线索。 研究的科学基础与理论意义： 植物对光周期信号的响应是一个高度复杂且精密的调控网络。感光器官（主要是叶片）中的光敏色素等受体捕捉光信号，并将信号传递至植物的内部时钟——生物钟。生物钟与外界光周期信号协同作用，最终调控一系列下游基因的表达，从而决定植物的生育进程。例如，许多开花基因的表达受到光周期长度的严格调控，只有在特定的日照条件下才能被激活，从而确保植物在最适宜的环境条件下进行繁殖。 衰老，尤其是叶片衰老，是一个主动的、受基因调控的过程。在衰老过程中，叶绿素降解，光合能力下降，叶片中的养分（如氮、磷）被重新分配到生殖器官或储存器官，以最大化繁殖成功率。这一过程同样受到多种信号的调控，包括植物激素（如脱落酸、乙烯）、环境因素（如营养匮乏、胁迫）以及内源信号。近年来，越来越多的研究表明，光周期信号在一定程度上也能够影响植物的衰老速率。例如，长日照条件下，一些作物会延迟开花并延长营养生长期，这可能与光周期信号对衰老过程的抑制作用有关。 本研究通过“暗诱导”这一实验手段，试图打破植物正常的感光节奏，模拟一种可能导致生理紊乱或胁迫的环境。在暗期延长或光照强度突然下降的情况下，植物的生物钟可能失调，光周期信号的传递受阻，这可能会直接或间接影响到控制光周期响应的基因。同时，暗期延长也可能被植物感知为一种胁迫信号，从而触发或加速衰老过程。因此，研究暗诱导下光周期和衰老相关基因的差异表达，不仅能揭示植物在光信号异常时的分子响应机制，还能阐明光周期与衰老之间可能存在的相互联系。 实验设计与研究方法： 本研究将采用先进的分子生物学技术，以大豆为研究对象，开展系统的实验。 1. 样本采集与处理： 选择特定的大豆品种，在适宜的生长季节进行培养。实验组将进行“暗诱导”处理，例如，在正常的暗期基础上，延长暗期的时间，或者在光照后期进行较长时间的黑暗处理。对照组则维持正常的光周期条件。在不同时间点采集大豆的叶片等组织样本，以捕捉基因表达在不同阶段的变化。 2. RNA提取与基因表达分析： 从采集的样本中提取高质量的总RNA。随后，利用高通量测序技术（如RNA-Seq）对样本进行转录组测序。RNA-Seq能够全面、定量地分析样本中所有基因的表达水平，从而鉴定出在暗诱导处理下，与光周期响应和衰老相关的基因。 3. 差异表达基因筛选与功能注释： 对测序数据进行生物信息学分析，筛选出在实验组和对照组之间存在显著差异表达的基因。这些基因将被进一步注释，以了解其在植物生理生化过程中的具体功能。重点关注那些已知与光周期响应、生物钟调控、叶片衰老、营养物质转运、抗氧化等相关的基因。 4. 候选基因验证： 针对RNA-Seq筛选出的关键差异表达基因，将采用另一项独立的、更为精确的技术，如实时荧光定量PCR (qRT-PCR) 进行验证。qRT-PCR可以对特定基因的表达水平进行定性和定量分析，从而提高研究结果的可信度。 5. 通路分析与互作网络构建： 对差异表达基因进行GO (Gene Ontology) 和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 等通路富集分析，以探究这些基因在哪些生物学途径中发挥作用，并揭示它们之间可能的调控关系。构建基因互作网络，可视化地展示光周期与衰老相关基因在暗诱导下的相互作用，为深入理解其分子机制提供框架。 预期研究成果与潜在应用价值： 本研究预期将获得以下重要成果： 1. 鉴定关键基因： 成功鉴定出一批在暗诱导下发生显著差异表达的、与大豆光周期响应和衰老密切相关的基因。这些基因将为进一步研究其具体功能和调控机制奠定基础。 2. 阐明分子机制： 揭示暗诱导如何影响大豆的光周期感知和衰老进程，并阐明参与这些过程的基因及其相互作用的网络。这有助于我们理解植物在环境变化下的信号转导和生理调控策略。 3. 发现调控元件： 可能发现新的基因、转录因子或信号通路，它们在协调光周期和衰老之间发挥重要作用，或者对环境信号做出响应。 本研究的成果将具有广泛的应用价值： 1. 作物育种： 通过深入了解影响光周期响应和衰老的基因，可以为大豆的分子育种提供重要的理论依据和候选基因。例如，通过选育或基因编辑，可以培育出对不同光照条件适应性更强、生育期更稳定、或者衰老过程可调控的大豆新品种，从而提高产量和适应性。 2. 精准农业： 结合对环境因素（如光照）与基因表达之间关系的理解，可以为发展精准农业提供指导。例如，在特定的生长环境下，通过调控光照条件，可能能够影响作物的生长发育进程和产量，实现更有效的资源利用。 3. 抗逆性研究： 暗诱导在一定程度上可以模拟环境胁迫，通过研究植物在胁迫下的基因响应，有助于我们理解植物的抗逆机制，为培育抗逆性更强的大豆品种提供方向。 4. 基础科学研究： 本研究将为植物生物学的基础科学研究提供宝贵的经验和数据，加深我们对植物光周期感知、生物钟调控、衰老机制以及环境信号响应等核心问题的认识。 总之，本研究通过聚焦大豆在暗诱导下的光周期及衰老相关基因差异表达，旨在揭示植物应对环境变化、调控生命进程的深层分子机制。我们相信，这项研究不仅能丰富植物生理学和分子生物学领域的理论知识，更能为大豆产业的可持续发展和作物育种的进步提供强有力的科技支撑。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书，一股严谨的学术气息扑面而来。虽然我并非植物学领域的专家，但我对科学研究过程本身充满好奇。我猜想，这本书的作者，很可能是一位在大豆研究领域深耕多年的科学家。书中的内容，大概会围绕着一个核心问题展开：在特定的暗诱导环境下，大豆的光周期反应和衰老过程是如何受到影响的，以及这种影响体现在了哪些基因的表达上。我脑海中浮现出无数的实验画面：实验室里忙碌的身影，精密仪器的运作，以及各种复杂的实验数据。我特别好奇，作者是如何设计实验来“诱导”大豆的，以及他们是如何精确地监测和分析基因表达的变化。书中应该会包含大量的图谱、表格和专业术语，我需要花费一些时间去理解和消化。但我坚信，这本书所揭示的，是中国农业科研领域的一项重要成果，它可能为大豆的育种、栽培方式的优化，甚至是我们对植物生长发育机制的理解，提供新的视角和重要的理论依据。这本书让我看到了科学研究的严谨性和深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，给人一种沉静而富有力量的感觉，正如同它所探讨的科学议题一样——在看似平静的外表下，隐藏着生命的深刻奥秘。我最感兴趣的是“差异表达”这个概念。我一直觉得，植物的生长发育就像一场精密的交响乐，而基因就是谱写乐章的音符。当环境发生改变，比如“暗诱导”，原本和谐的乐曲就会出现一些“不和谐”的音符，也就是基因表达的差异。这本书，很可能就是对这场“交响乐”在特殊环境下的变奏进行了一次详尽的解读。我猜想，书中会呈现很多详细的实验数据，比如不同基因在暗诱导前后的表达水平对比，以及这些变化可能带来的生理功能上的影响。虽然我可能无法完全理解所有的专业术语和图表，但我相信，通过阅读这本书，我能更深刻地理解生命体是如何对环境做出反应的，以及基因在其中扮演着多么关键的角色。这本书，让我对植物世界的复杂性和科学研究的精妙之处有了更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，与其说是一本书，不如说是一个科研项目成果的凝练。我能想象到，作者团队付出了多少心血，才从海量的数据中提炼出如此清晰的研究结论。书名中的“暗诱导”、“光周期”和“衰老”这些词汇，本身就带着一种神秘感和科学探索的吸引力。我很好奇，为什么选择“暗诱导”作为研究的切入点？它在植物生理学研究中扮演着怎样的角色？而“光周期”和“衰老”又是植物生命过程中如此关键的两个环节，将它们与基因表达联系起来，必然会揭示出一些不为人知的内在联系。我猜想，书中可能会详细介绍实验的设计理念、操作流程，以及数据分析的方法。对于我这样的普通读者来说，这些专业内容或许有些晦涩，但我更看重的是它所能带来的启发。这本书，可能不仅仅是关于大豆，它所展示的基因差异表达的研究方法，也许可以被推广到其他作物上，为中国农业的科技进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，透露出一种严谨的科学态度和对植物生命规律的深入探索。我尤其对“暗诱导”这个词感到好奇，它是一种什么样的实验条件？又是如何影响大豆的光周期和衰老过程的呢？我猜想，这本书的核心内容，将围绕着通过实验手段，探究在特定环境下，哪些与光周期感知和衰老相关的基因，其表达水平会发生显著的变化。我期待书中能够详细描述这些基因的功能，以及它们的变化如何最终影响大豆的生长发育。作为一个对农业科技发展抱有浓厚兴趣的读者，我希望这本书能够为我揭示现代育种技术背后所蕴含的科学原理，以及中国科学家在这一领域所做的努力。即使我不是科研人员，我相信通过这本书，我依然能感受到科学研究的魅力，并对中国农业科技的未来发展充满信心。它不仅仅是一份研究报告，更可能是一本让我了解植物如何“思考”和“行动”的科普读物。

评分☆☆☆☆☆

这套书的封面设计就吸引了我，简约大气，又带着点学术的严谨感。拿到手沉甸甸的，封面上的书名虽然略显专业，但“大豆”这两个字让我眼前一亮。我一直对农作物的发展和改良很感兴趣，尤其是在科技日新月异的今天，了解它们背后的科研是怎么进行的，非常有意义。我很好奇，在“暗诱导”这种特殊条件下，大豆的“光周期”和“衰老”这些看似自然的过程，到底会发生怎样的分子层面上的变化？“基因差异表达”更是让我觉得充满科技感，仿佛在揭示植物生命最深层的奥秘。我猜想，这本书可能会用很多图表和数据来展示实验结果，虽然我不是专业科研人员，但我相信作者一定会以一种相对易懂的方式来呈现这些复杂的信息，让我这个普通读者也能窥见现代农业科学的魅力，理解科学家们为了提升农作物产量和品质所付出的努力。这本书给我的第一印象是，它不只是一本枯燥的学术报告，更可能是一扇窗，让我看到植物生命科学研究的前沿，也让我对中国农业的未来充满期待。