1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
双受精是被子植物典型的有性生殖特征。
由于雌配子体(即胚囊)位于雌蕊的子房腔内,花粉落到柱头上之后还需要经过一系列复杂的过程才能将精细胞送达胚囊完成受精。
这个过程可以分为以下几个阶段:(i)花粉粒黏附在柱头表面,水合、萌发和长出花粉管;(ii)花粉管在柱头乳突细胞的细胞间生长并穿过柱头和花柱;(iii)花粉管沿着引导组织生长;(iv) 花粉管离开引导组织,穿出隔膜进入子房腔内,并沿着珠柄生长;(v)花粉管从珠孔进入胚囊内部,释放出2个精细胞,完成双受精[1]。
2. 研究的基本内容和问题
本课题的研究目标是通过观察花粉管中特异且高表达的RLKs的荧光动态变化,初步探索哪些RLK可能是参与了信号转导途径的受体,从而为以后的深入研究奠定基础。
3. 研究的方法与方案
研究方法:1.受体基因的克隆(1)以野生型拟南芥叶片为材料提取DNA,作为扩增基因的模板;(2)Nested PCR扩增出目的基因;(3)通过Gibson Assembly克隆将目的基因整合至中间载体pENTRY,构建入门克隆(Entry Clone);(4)通过Gateway克隆的LR反应,将目的基因融合mCherry和GFP构建表达克隆(Expression Clone)。
2.转基因植株的构建(1)农杆菌感受态的制备; (2)用构建好的表达克隆转化农杆菌;(3)农杆菌侵染野生型拟南芥植株;(4)采集并种植T0代种子;(5)获得T1代转基因植株。
3.观察转基因植株中的荧光动态变化,并结合遗传的数据分析这些RLKs的功能。
4. 研究创新点
基于植物细胞膜表面的受体在接受配体并行使功能后会进入内吞途径的原理,我们将受体基因融合mCherry和GFP构建转基因植株,半体外萌发花粉并观察花粉管中的荧光动态变化:植物细胞膜表面受体结合配体后会进入内吞途径,由细胞膜进入早期内吞体,之后一部分受体会返回膜上继续行使受体功能,而绝大部分则会进入晚期内吞体,最终进入液泡并被降解。
由于液泡与细胞质中PH值的差异,受体进入液泡后会发生荧光猝灭,黄色荧光变为绿色,然后绿色荧光逐渐减弱直至消失。
这是第一次通过观察RLKs在花粉管中的荧光动态变化的方法来筛选花粉管中参与信号转导途径的可能受体。
5. 研究计划与进展
2014年10月-2015年1月:(1)克隆7个在花粉管中特异表达的RLKs基因;(2)利用Gibson Assembly技术将7个基因克隆到中间载体并测序;(3)利用Gateway技术通过LR反应将中间载体中的目的基因融合到终载体中完成载体构建;(4)将终载体进行农杆菌转化;(5)农杆菌侵染野生型拟南芥,采集T0代种子。
2015年3月-2015年4月:(1)抗性筛选T0代种子,获得T1代转基因植株;(2)半体外萌发转基因植株中的花粉并观察花粉管中的荧光动态变化。
2015年4月-5月:撰写毕业论文。
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