| 致谢 | 第4-11页 |
| 摘要 | 第11-14页 |
| 第一章 文献综述 | 第14-29页 |
| 1 碳酸酐酶概况 | 第14-16页 |
| 1.1 碳酸酐酶的概念及催化反应 | 第14页 |
| 1.2 碳酸酐酶家族的种类与分布 | 第14-16页 |
| 1.2.1 α-CA | 第14-15页 |
| 1.2.2 β-CA | 第15-16页 |
| 1.2.3 γ、δ、ε、和ζ-CA | 第16页 |
| 2 CA在高等植物中生理特性的研究进展 | 第16-18页 |
| 2.1 分子量 | 第16-17页 |
| 2.2 同工酶 | 第17页 |
| 2.3 C3、C4和CAM植物中CA的酶特性 | 第17-18页 |
| 3 CA在高等植物光合作用中的研究概况 | 第18-19页 |
| 4 CA在高等植物不同细胞器中功能的研究进展 | 第19-25页 |
| 4.1 细胞质膜CA功能的研究 | 第20页 |
| 4.2 细胞质CA功能的研究 | 第20页 |
| 4.3 线粒体CA功能的研究 | 第20-21页 |
| 4.4 叶绿体基质CA功能的研究 | 第21-22页 |
| 4.5 叶绿体类囊体CA功能的研究 | 第22-25页 |
| 4.5.1 类囊体CA的特异性 | 第23页 |
| 4.5.2 PSⅡ和PSⅠ类囊体CA | 第23-24页 |
| 4.5.3 类囊体腔可溶性CA | 第24页 |
| 4.5.4 内囊体CA功能研究的一些假设 | 第24-25页 |
| 5 CA在植物中的最新研究进展 | 第25-27页 |
| 6 研究的目的、意义、内容及技术路线 | 第27-29页 |
| 6.1 研究目的与意义 | 第27页 |
| 6.2 研究内容 | 第27-28页 |
| 6.3 技术路线 | 第28-29页 |
| 第二章 玉米碳酸酐酶亚细胞定位预测的研究 | 第29-42页 |
| 1 引言 | 第29页 |
| 2 实验材料与方法 | 第29-32页 |
| 2.1 实验材料 | 第29页 |
| 2.2 实验方法 | 第29-32页 |
| 2.2.1 蛋白质亚细胞定位预测软件信息 | 第29-31页 |
| 2.2.2 数据分析 | 第31-32页 |
| 3 实验结果与分析 | 第32-38页 |
| 3.1 玉米蛋白测试集的筛选 | 第32页 |
| 3.2 单位点玉米蛋白质预测分析 | 第32-35页 |
| 3.3 多位点玉米蛋白质预测分析 | 第35页 |
| 3.4 六款软件对不同亚细胞位点预测准确性分析 | 第35-37页 |
| 3.5 玉米碳酸酐酶亚细胞定位预测 | 第37-38页 |
| 4 结论与讨论 | 第38-42页 |
| 4.1 不同的软件预测结果存在较大的差异 | 第38-39页 |
| 4.2 不同的亚细胞位点预测结果存在较大的差异 | 第39-40页 |
| 4.3 玉米碳酸酐酶亚细胞定位的预测 | 第40-42页 |
| 第三章 βCAs突变体、功能互补及过表达转基因株系的表型分析 | 第42-73页 |
| 1 引言 | 第42页 |
| 2 实验材料与方法 | 第42-55页 |
| 2.1 实验材料 | 第42-46页 |
| 2.1.1 植物材料 | 第42页 |
| 2.1.2 菌种和质粒载体 | 第42-43页 |
| 2.1.3 酶及主要试剂 | 第43页 |
| 2.1.4 主要仪器与设备 | 第43-44页 |
| 2.1.5 引物序列 | 第44页 |
| 2.1.6 试剂溶液的配制 | 第44-46页 |
| 2.1.7 培养基的制备 | 第46页 |
| 2.2 实验方法 | 第46-55页 |
| 2.2.1 拟南芥的培养 | 第46-47页 |
| 2.2.2 拟南芥的有性杂交 | 第47页 |
| 2.2.3 基本分子生物学实验技术 | 第47-53页 |
| 2.2.3.1 植物总DNA的提取 | 第47-48页 |
| 2.2.3.2 RNeasy mini kit提取植物总RNA | 第48页 |
| 2.2.3.3 Reverse Trabscription Kit反转录PCR | 第48-49页 |
| 2.2.3.4 βca1 βca2、βca1 βca3双突变体和βca1 βca2 βca3、βca1 βca2 βca4三突变体植株的筛选 | 第49页 |
| 2.2.3.5 PCR克隆目的基因 | 第49-50页 |
| 2.2.3.6 QIAEX Ⅱ Gel Extraction Kit回收琼脂糖凝胶DNA片段 | 第50页 |
| 2.2.3.7 TOPO克隆 | 第50页 |
| 2.2.3.8 双酶切目的基因片段及载体 | 第50-51页 |
| 2.2.3.9 T4连接酶连接反应 | 第51页 |
| 2.2.3.10 大肠杆菌感受态细胞的制备(CaCl_2法) | 第51页 |
| 2.2.3.11 T4连接产物或质粒向大肠杆菌的转化(热激法) | 第51页 |
| 2.2.3.12 质粒的提取 | 第51-52页 |
| 2.2.3.13 质粒的酶切检测 | 第52页 |
| 2.2.3.14 重组反应 | 第52页 |
| 2.2.3.15 农杆菌感受态细胞的制备与转化 | 第52-53页 |
| 2.2.4 花序浸染法转化拟南芥 | 第53页 |
| 2.2.4.1 植物材料的种植 | 第53页 |
| 2.2.4.2 GV3101农杆菌菌液的制备 | 第53页 |
| 2.2.4.3 渗透转化 | 第53页 |
| 2.2.5 转基因株系的筛选 | 第53-55页 |
| 2.2.5.1 拟南芥Kan和Hyg抗性株系的筛选 | 第53页 |
| 2.2.5.2 转基因抗性植株的验证 | 第53-54页 |
| 2.2.5.3 单插入转基因纯合株系的筛选 | 第54页 |
| 2.2.5.4 Alexander法花粉染色 | 第54-55页 |
| 3 实验结果与分析 | 第55-71页 |
| 3.1 拟南芥βCAs进化分析 | 第55页 |
| 3.2 βCAs突变体的鉴定与分析 | 第55-59页 |
| 3.2.1 βCAs单突变体的鉴定与分析 | 第55-56页 |
| 3.2.2 βCAs双突变体的获得、鉴定与分析 | 第56-58页 |
| 3.2.3 βCAs三突变体的获得、鉴定与分析 | 第58-59页 |
| 3.3 βCAs突变体表型分析 | 第59-63页 |
| 3.4 βca1 βca2 βca4功能互补转基因株系的筛选、鉴定与分析 | 第63-66页 |
| 3.4.1 βCA1:βCA1、βCA2:βCA2和βCA4:βCA4载体的构建 | 第63-65页 |
| 3.4.2 转基因株系纯合子的筛选与鉴定 | 第65-66页 |
| 3.5 βca1 βca2 βca4过表达转基因植株的筛选、鉴定与分析 | 第66-71页 |
| 4 结论与讨论 | 第71-73页 |
| 4.1 βCAs缺失导致拟南芥植株生长发育缺陷 | 第71-72页 |
| 4.2 βCAs过量表达影响拟南芥植株的生长和发育 | 第72-73页 |
| 第四章 βCAs突变体生理指标和碳水化合物代谢的研究 | 第73-97页 |
| 1 引言 | 第73-74页 |
| 2 实验材料与方法 | 第74-78页 |
| 2.1 实验材料 | 第74页 |
| 2.1.1 植物材料 | 第74页 |
| 2.1.2 培养基的配制 | 第74页 |
| 2.1.3 主要试剂、耗材与设备 | 第74页 |
| 2.2 实验方法 | 第74-78页 |
| 2.2.1 植物材料的培养 | 第74-75页 |
| 2.2.2 植物光系统Ⅱ效率的测定 | 第75页 |
| 2.2.3 KI/I_2法淀粉染色 | 第75-76页 |
| 2.2.4 透射电子显微镜(TEM)观察拟南芥叶片中淀粉颗粒 | 第76页 |
| 2.2.5 Megazyme试剂盒植物总淀粉含量的测定 | 第76页 |
| 2.2.6 Megazyme试剂盒植物糖含量的测定 | 第76-78页 |
| 3 实验结果与分析 | 第78-94页 |
| 3.1 光合指标的测定 | 第78-80页 |
| 3.2 βca1 βca2 βca4三突变体气孔指数的观察 | 第80-81页 |
| 3.3 βCAs在拟南芥根生长中的研究 | 第81-90页 |
| 3.3.1 蔗糖对βCA突变体植株根生长的影响 | 第81-85页 |
| 3.3.2 βH对βCA突变体植株根生长的影响 | 第85-86页 |
| 3.3.3 ABA对βCA突变体植株根生长的影响 | 第86-87页 |
| 3.3.4 IAA对βCA突变体植株根生长的影响 | 第87-89页 |
| 3.3.5 GA3对βCA突变体植株根生长的影响 | 第89-90页 |
| 3.4 βCAs在植株碳水化合物的代谢与积累中的研究 | 第90-94页 |
| 3.4.1 KI/I_2法对拟南芥叶片淀粉染色 | 第90-91页 |
| 3.4.2 TEM定性观察拟南芥叶片中的淀粉粒 | 第91页 |
| 3.4.3 碳水化合物含量的测定 | 第91-94页 |
| 3.4.3.1 βca1 βca2βca4三突变体植株叶片中淀粉含量的测定 | 第91-92页 |
| 3.4.3.2 βca1 βca2、βca1 βca4、βCA1:βCA1/βca1 βca2 βca4叶片中淀粉含量的测定 | 第92-93页 |
| 3.4.3.3 βca1 βca2 βca4三突变体植株叶片中可溶性糖含量的测定 | 第93-94页 |
| 4 结论与讨论 | 第94-97页 |
| 4.1 光合指标的测定 | 第94页 |
| 4.2 βCA影响拟南芥根的生长 | 第94-97页 |
| 4.2.1 蔗糖影响βCA突变体植株主根的生长 | 第94-95页 |
| 4.2.2 激素不影响βCA突变体植株主根的生长 | 第95-96页 |
| 4.2.3 βCA影响植株碳水化合物的代谢与积累 | 第96-97页 |
| 第五章 转录组测序对βCA的功能研究 | 第97-116页 |
| 1 引言 | 第97页 |
| 2 实验材料与方法 | 第97-104页 |
| 2.1 实验材料 | 第97-99页 |
| 2.1.1 实植物材料 | 第97页 |
| 2.1.2 实验试剂与设备 | 第97-99页 |
| 2.2 实验方法 | 第99-103页 |
| 2.2.1 植物叶片RNA的提取 | 第99页 |
| 2.2.2 RANaeq cDNA文库的构建 | 第99-103页 |
| 2.2.2.1 RNA样品的纯化 | 第99-100页 |
| 2.2.2.2 第一链cDNA的合成 | 第100页 |
| 2.2.2.3 第二链cDNA的合成 | 第100-101页 |
| 2.2.2.4 3'末端腺苷酸化 | 第101页 |
| 2.2.2.5 Ligate Adapters | 第101-102页 |
| 2.2.2.6 DNA片段扩增 | 第102-103页 |
| 2.3 数据分析 | 第103-104页 |
| 2.3.1 差异基因比对 | 第103页 |
| 2.3.2 Gene Ontology聚类 | 第103页 |
| 2.3.3 Enrichment map构建 | 第103-104页 |
| 3 实验结果与分析 | 第104-114页 |
| 3.1 RNA质量检测分析 | 第104页 |
| 3.2 cDNA文库质量检测分析 | 第104页 |
| 3.3 差异表达基因功能分析 | 第104-106页 |
| 3.4 Gene Ontology聚类分析 | 第106-110页 |
| 3.4.1 上调基因Gene Ontology聚类分析 | 第106-108页 |
| 3.4.2 下调基因Gene Ontology聚类分析 | 第108-110页 |
| 3.5 Enrichment map分析 | 第110-111页 |
| 3.5.1 上调基因Enrichment map分析 | 第110页 |
| 3.5.2 下调基因Enrichment map分析 | 第110-111页 |
| 3.6 βca1 βca2 βca4下调基因中重要基因的研究 | 第111-114页 |
| 4 结论与讨论 | 第114-116页 |
| 第六章 结论与展望 | 第116-118页 |
| 1 主要结论 | 第116-117页 |
| 1.1 βCAs参与植物生长发育中大多数生命过程 | 第116页 |
| 1.2 βCAs影响拟南芥根的生长 | 第116页 |
| 1.3 βCAs影响淀粉的降解 | 第116页 |
| 1.4 转录组测序对βCA的功能研究 | 第116-117页 |
| 1.5 玉米碳酸酐酶亚细胞定位预测对的研究 | 第117页 |
| 2 主要创新点 | 第117页 |
| 3 后续工作 | 第117-118页 |
| 参考文献 | 第118-133页 |
| ABSTRACT | 第133-135页 |
| 附件1:432个完整序列玉米蛋白质及六款亚细胞定位软件预测结果 | 第136-165页 |
| 附件2:βca1 βca2 βca4三突变体上调差异表达基因 | 第165-182页 |
| 附件3:βca1 βca2 βca4三突变体上调差异表达基因 | 第182-191页 |
| 附件4:βca1 βca2 βca4三突变体差异表达上调基因功能分类图 | 第191-193页 |
| 附件5:βca1 βca2 βca4三突变体差异表达下调基因功能分类图 | 第193-194页 |
