基本信息
- 項目名稱：
- 抗生素對擬南芥幼苗根生長的影響
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本作品以模式植物擬南芥為材料，系統(tǒng)研究了卡那霉素和潮霉素對擬南芥幼苗生長、發(fā)育的影響，系統(tǒng)性強，整體創(chuàng)新性好；以環(huán)境因素對植物發(fā)育的影響為基本出發(fā)點，探討了不同的抗生素對模式植物擬南芥生長發(fā)育的影響，將為探討抗生素對植物幼苗生長發(fā)育的影響提供重要的理論參考，具有很好的理論性和科學性，具有較大的理論意義和實際應用價值。
- 詳細介紹：
- 根是被子植物的重要營養(yǎng)器官之一，起著重要的作用，如支持與固著、吸收、輸導與貯藏、合成及分泌等功能。因此，根發(fā)育的好壞直接影響著植物的生長狀況, 且與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。植物的根系越發(fā)達越有利于其生長。但是主根和側(cè)根的發(fā)生、生長與生長環(huán)境密切相關(guān)。 目前，擬南芥已成為遺傳學、分子生物學特別是發(fā)育分子生物學研究領(lǐng)域的首選模式植物，不但可以使我們快速和有效地檢測假說，而且能夠在擬南芥建立參考系統(tǒng)，從而推進研究并加快經(jīng)濟作物的改良。本實驗研究了擬南芥幼苗對抗生素的敏感性，抗生素對擬南芥幼苗根的生長、發(fā)育等方面的影響, 以期揭示卡那霉素、潮霉素對植物幼苗根生長和發(fā)育的作用機制。 研究發(fā)現(xiàn)：在種子萌發(fā)及幼苗生長初期，卡那霉素和潮霉素抑制擬南芥幼苗主根的伸長，隨著生長時間的延長，這種抑制作用逐步增強，且可逆性非常小；卡那霉素、潮霉素對側(cè)根形成的抑制非常明顯，且該抑制作用不同與對擬南芥幼苗主根的影響，推測卡那霉素或潮霉素對擬南芥幼苗主根伸長和側(cè)根形成的影響機制或許不同。 根據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果，我們推測卡那霉素或潮霉素不但抑制了擬南芥幼葉的生長和發(fā)育，也嚴重影響了其光合作用，從而不能產(chǎn)生足夠的營養(yǎng)物質(zhì)以滿足擬南芥幼苗植株的生長，使得其根不能伸長。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 擬南芥因基因組簡單、生長發(fā)育指標資料全面等特點而成為遺傳學、分子生物學特別是發(fā)育分子生物學研究領(lǐng)域的首選模式植物。 植物利用根吸收土壤營養(yǎng)，其發(fā)生、生長受植物內(nèi)部遺傳特性和外部環(huán)境因子共同影響。作品研究了抗生素對擬南芥幼苗、根生長形態(tài)、根尖等結(jié)構(gòu)方面的影響，旨在探索卡那霉素、潮霉素對植物幼苗根生長和發(fā)育的影響及其作用機理，以期揭示抗生素與植物幼苗根的發(fā)育關(guān)系。
科學性、先進性及獨特之處
- 本作品的實驗設(shè)計具有整體性，研究內(nèi)容具有系統(tǒng)性、科學性。關(guān)于不同抗生素對擬南芥幼苗影響的研究在國內(nèi)屬首例報道，是對環(huán)境因素影響植物發(fā)育機理研究的又一重要補充和發(fā)展，實驗成果具有創(chuàng)新性和先進性，現(xiàn)已在核心以上期刊上發(fā)表多篇文章。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品的研究內(nèi)容涉及了植物發(fā)育和轉(zhuǎn)基因植物兩個領(lǐng)域，比較了不同的抗生素對擬南芥幼苗生長和發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)卡那霉素和潮霉素延緩或抑制了擬南芥幼苗的生長，且該抑制作用的可逆性較小，其中潮霉素對擬南芥幼苗的毒害更加明顯。因此，該研究結(jié)果不但探討了抗生素對植物發(fā)育機理的影響，也為轉(zhuǎn)基因植物研究中抗性篩選基因的選擇提供了理論支撐，具有很好的理論研究意義和實際應用價值。
學術(shù)論文摘要
- 本作品研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，卡那霉素、潮霉素處理的擬南芥幼苗子葉較小、主根較短，側(cè)根沒有形成，且隨抗生素濃度的增加主根越來越短，而潮霉素處理的擬南芥子葉、根尤為明顯幾乎不生長。此外，生長于含卡那霉素培養(yǎng)基上擬南芥幼苗的黃化程度越來越嚴重、褐化死亡率也越來越高，同時也發(fā)現(xiàn)卡那霉素、潮霉素對擬南芥幼苗抑制作用的可逆性非常小。進一步分析發(fā)現(xiàn)，抗生素處理的擬南芥幼苗根尖分生區(qū)的細胞呈現(xiàn)不規(guī)則排列、分裂能力減弱、分化程度明顯，且細胞間隙加大，而與潮霉素相比，卡那霉素對擬南芥幼苗根尖的影響較弱?？傊M管卡那霉素對擬南芥幼苗的影響明顯弱于潮霉素，但是它們都抑制了擬南芥幼的生長和發(fā)育，也嚴重影響了其光合作用，從而影響擬南芥幼苗主根的生長和側(cè)根的發(fā)生。
獲獎情況
- 1. Zhikun Duan, Hongying Duan, Yunlong He, Zhiqiang Duan, Xinwei Li. Effects of antibiotics on root of Arabidopsis thaliana. Genetic? ?i Biologie Molecular?, 2009, TOM (X): 41-47 2. Hongying Duan, Xiaosheng Ding, Jianying Song, Zhikun Duan, Yanqing Zhou, Chune Zhou. Effects of kanamycin on growth and development of Arabidopsis thallana seeding, cotyledon and leaf. Pak. J. Bot, 2009，41（4）:1611-1618 3.丁笑生, 段紅英, 段志坤, 王少鵬. 潮霉素對擬南芥幼苗真葉形成的影響. 河南師范大學學報, 2010, 38(5):101-104
鑒定結(jié)果
- 情況屬實
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 隨著生物技術(shù)的飛躍發(fā)展，植物遺傳轉(zhuǎn)化逐漸成為應用生物學研究的熱門課題之一，且在植物抗病、抗蟲、抗除草劑和改變植物某些成分方面已取得不少成果，其中標記基因和選擇介質(zhì)在其中起了重要作用，目前在植物遺傳轉(zhuǎn)化中使用的篩選劑主要是抗生素類，如卡那霉素、潮霉素，慶大霉素衍生物等，其中卡那霉素、潮霉素在植物基因工程中應用的最廣泛?？敲顾睾统泵顾鼐且环N氨基糖苷類抗生素，通過競爭葉綠體和線粒體中的核糖體與延長因子EF-2的結(jié)合位點，破壞各種細胞中核糖體的功能，干擾蛋白質(zhì)的合成，最終引起植物的死亡。因此，抗生素和潮霉素通過干擾蛋白質(zhì)合成以抑制植物的生長，可以幫助篩選轉(zhuǎn)化外源基因的細胞、組織和再生植株，是一種廣泛用于植物基因工程的抗生素。但是，不同種類、不同濃度的卡那霉素和潮霉素對植物生長發(fā)育的影響程度可能不同，其影響作用在植物上的表現(xiàn)癥狀也可能不同。因此，由于植物種類、品種以及外植體類型不同，選擇的試劑種類和濃度也有差異。 眾所周知，根、莖、葉擔負著植物體的生長，其中葉是綠色植物進行光合作用的主要器官，植物通過光合作用制造生長發(fā)育所需的碳水化合物，并以此作原料，合成多種糖、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物。而根也是植物的重要營養(yǎng)器官之一，起著重要的作用，如支持與固著、吸收、輸導與貯藏、合成及分泌等功。因此，根發(fā)育的好壞直接影響著植物的生長狀況，且與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。但是，植物葉、根的發(fā)生和生長與生長環(huán)境密切相關(guān)。因此，在抗生素作用下，植物的根、葉可能會呈現(xiàn)一定的癥狀。 擬南芥是典型的十字花科植物，具有基因組簡單、突變體眾多、生長發(fā)育指標資料全面等特點，已成為遺傳學、分子生物學、發(fā)育生物學等研究領(lǐng)域的首選模式植物。通過擬南芥，不但可以快速和有效地檢測假說，而且能夠在擬南芥建立參考系統(tǒng)加快研究的進度，并快速對經(jīng)濟作物進行改良。 因此，本作品以擬南芥為材料，對擬南芥不同生長時期的形態(tài)、結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)研究，分析了不同濃度的卡那霉素、潮霉素對擬南芥幼苗生長、發(fā)育的毒害，探討了卡那霉素和潮霉素對擬南芥幼根如主根和側(cè)根的生長以及根尖結(jié)構(gòu)等的影響，并進一步研究了卡那霉素和潮霉素對擬南芥的抑制作用是否能夠恢復，以期研究卡那霉素、潮霉素與植物幼苗及其根發(fā)育的關(guān)系，為植物發(fā)育的機理研究和轉(zhuǎn)基因植物的研究提供理論資料。
