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1、论文封面格式16开长26cm宽18山东农业大学研究生处分类号： S663.1 授予学位单位代码：10434 学 号: Z2001027 山東農業大學 全 日 制 硕 士 专 业 学 位 论 文玉米全息定域选种增产效应及其全息种子生产技术研究 Effect of Increasing Production of Holographic Seeds and the ProducingProgram of the Holographic Corn Hybrids 姓名：成广雷学位类别：农业推广专业作物研究方向：种子科学与工程学院：农学院指导教师：张春庆教授 2003年 7 月 14 日“学位类别”：

2、有农业推广硕士、兽医硕士、公共管理硕士、会计硕士、林业硕士、工程硕士等。“专业”：农业推广专业有园艺、作物、植保等，工程硕士有化学工程、水利工程等。兽医、公共管理、会计、林业仍填写该名称。封面2论 文 提 交 日 期：论 文 答 辩 日 期：学 位 授 予 日 期：学 位 类 别： 答 辩 委 员会主席： “学位类别”，填写“农业推广”、“兽医硕士”、“工程硕士”等。关于学位论文原创性和使用授权的声明本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。本人完全了解山东农业大学

3、有关保留和使用学位论文的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文，同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并向社会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 导 师 签 名： 日 期：符 号 说 明ACC (acc): 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, 乙烯前体acd: accelerate cell death,

4、细胞死亡加速突变体AOX: alternative oxidase, 交替氧化酶avr: avirulence, 无毒基因bp: base pair, 碱基对CARD: caspase recruitment domain, Caspase 应召功能域(使caspase接收信号而进入某一信号传导链的结构域）Caspase: cystein-dependent aspirate proteases,半胱氨酸蛋白酶CAT: catalase, 过氧化氢酶CC: coiled coil domain, 卷曲结构域ChtA: acid chitinase gene, 酸性几丁质酶基因ChtB: bas

5、ic chitinase gene, 碱性几丁质酶基因coi1: coronatine-insensitive, 冠缨碱不敏感突变体COI1: 茉莉酸信号通路的正向调控蛋白，具有抑制转录因子的作用COIl: 编码COIl的基因cpr: constitutive PR gene expressor, 组成性表达PR基因的突变体CTAB: hexadecyltrimethylammonium bromide, 溴化十六烷基三甲基胺ctr1: constitutive triple respionse 1, 组成性表现乙烯反应的突变体CTRl/CTR1: 负调控乙烯信号通路的蛋白/基因CytC: c

6、ytochrome c, 细胞色素cDAB: diamino benzidine, 对二氨基联苯胺DAPI: 4,6-Diamidine-2-phenylindole dihydrochloride，联咪二苯吲哚DED: death effector domain, 死亡效应结构域DEG: domain for enhanced growth, 促进生长的结构域DEPC: diethyl pyrocarbonate, 焦炭酸二乙酯dnd1: defense, no death, 组成性表达基因对基因抗病性，但没有细胞坏死的突变体目 录中文摘要 英文摘要 1前言 11.1植物抗病基因及其介导的抗

7、病性信号传导 31.1.1抗病基因的结构与功能 41.1.2抗病基因-无毒基因互作机理和警卫假说 71.2植物抗病防卫反应的基本信号通路 121.2.1水扬酸信号传导通路 1.2.2乙烯和茉莉酸信号传导通路 1.3植物病原细菌的harpins及在植物上的作用 1.3.1植物病原细菌的致病岛和hrp基因簇 2 材料与方法 2.1 2.1.1 2.2 2.2.1 3 结果与分析 3.1 4 讨论 4.1 4.1.1 4.2 5 结论 5.1 6参考文献 7附录 8致谢 9攻读学位期间发表论文情况 中 文 摘 要植物使用不同的信号通路控制对不同类型病原物的抗性。由水杨酸（salicylic acid

8、，SA）、乙烯（ethylene）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）介导的信号传导被称为植物抗病防卫基本信号通路。它们之间及与其它信号通路之间通过某些通调因子的作用进行交叉对话，形成复杂的信号传导网络，可以使植物应对不同刺激、快速调动防卫反应。这些因子如何对不同的外源信号作出反应，通过何种机制形成信号网络并发挥作用，是抗病防卫研究中的重要内容。Harpins是革兰氏阴性（G-）植物病原细菌产生的一类蛋白质激发子，可以在产生菌的非寄主植物上激发过敏反应即过敏性细胞死亡(hypersensitive cell death, HCD)。该类蛋白拥有共同生化特征：水溶性酸性蛋白、富含甘氨酸、

9、不含半胱氨酸、热稳定、对蛋白酶敏感。已从绝大多数G-植物病原细菌中克隆到编码harpin的基因，并在原核系统中表达出了有生物学活性的harpin蛋白。HarpinXoo是水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae 的hrfAXoo基因编码的蛋白，它显示一些独特性质，如它比其它harpins都小，富含甘氨酸，并含有其它harpins不具备的半胱氨酸。HarpinXoo还具有其它harpin所共有的生物学活性，包括诱发过敏反应、诱导抗病、抗虫和促进作物生长等，但对其作用机制还不知道。本研究的目的是研究harpinXoo是否启动抗病和HCD信号传导通路，解剖二者的关系。

10、采用了两种方法，一种是解析外源施用harpinXoo引发的反应；二是将编码harpinXoo的基因hrfAXoo转化番茄，研究转基因在番茄体内表达激发的有关信号传导的关键环节。结果表明，外源施用harpinXoo在烟草上可同时激发过敏反应和对TMV的抗性，而在番茄上则启动了Pti激酶通路和对细菌Pseudomonas syringae pv. tomato 的抗性；转hrfAXoo基因的番茄也获得了对该细菌的抗性。1HarpinXoo启动烟草HCD通路，诱发具有程序化细胞死亡特征的反应病原物等因子诱导的HCD与程序化的细胞死亡（programmed cell death, PCD）发生机制相似

11、，可引发细胞核形态的变化、基因组DNA的断裂、信号分子的积累等典型反应。为明确harpinXoo诱导的烟草HCD是否具有PCD的特征，我们从以下几方面进行了研究。关键词：harpinXoo; 过敏性细胞死亡； 抗病防卫反应； 信号传导Molecular and Transgenic Dissection of HarpinXoo Signaling in Plant Hypersensitivity and Pathogen DefenseAbstractPlants defend themselves against different pathogens by activating dis

12、tinct signal transduction pathways. Basal defense pathways leading to non-specific resistance to different categories of pathogens are mediated by plant hormones salicylic acid (SA), jasmonates (JA) and ethylene (ET). These pathways often cross-talk one to another and with pathways for insect resist

13、ance, plant growth and development in response to stimulations by different exogenous signals. The cross-talk requires modulation by components that can regulate different pathways.Harpins are a group of proteinous elicitors produced by Gram-negative (G-) plant pathogenic bacteria and are required f

14、or induction of the hypersensitive response (HR) in non-host of the bacteria. They share some common characteristics such as rich in Glycine, containing no Cysteine, heat-stable and sensitive to protease. Genes encoding harpins have been cloned from most G- bacteria and harpins with biological funct

15、ions are expressed in E. coli. HarpinXoo in this study has been identified recently from a Japanese strain of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and expressed in E. coli BL21. It showed some special properties such as having small molecular weight, containing Cysteine ect. Application of harpinXoo to man

16、y plants can enhance plant growth, induce resistance to pathogens and insects. How harpinXoo performes those diverse functions have been unclear.Studies in this Ph. D project was aimed to dissect the signaling pathway leading to pathogen defense and hypersensitive cell death (HCD) induced by harpinX

17、oo. Two approaches were used to determine signaling pathway in two plant species. The first approach is the assays of plants treated with harpinXoo for signaling events. The second approach is to test disease resistance and signaling of transgenic tomato plants expressing hrfAXoo. Tobacco and tomato

18、 plants sprayed with harpinXoo can enhance disease resistance to TMV and Pseudomonas syringae pv. tomato respectively. Tobacco plants infiltrated with harpinXoo have showed properties of PCD (programmed cell death) but it has not in toma Keywords: HarpinXoo; Signaling; Pathogen Resistance; Hypersens

19、itivity前 言植物借助不同的信号传导途径发展对病原物的抗性，整个抗病过程大致分为3个环节：信号识别-信号传导激活防卫反应。信号识别是抗病防卫的开始，由植物抗病基因（resistance，R）介导的小种专化抗性通过R蛋白特定功能域与病原物无毒基因（avirulent，avr）产物以受体（receptor）-配体（ligand）模式发生分子识别，引发后续的信号传导，激活抗病反应。但已克隆的40多个R基因中能直接与Avr发生识别的却是少数，有些R-Avr识别还需要其它蛋白的参与，如番茄Pto与AvrPto识别需要另一种蛋白Prf。根据 “警卫学说”，R-Avr互作存在多种形式，R-Avr的直接

20、或间接识别引发植物在病原侵染点周围的局部抗病反应和过敏性细胞死亡(hypersensitive cell death, HCD)，导致小种专化抗病性（张华等，2001）。植物抗病防卫信号传导是继识别后的重要事件，借助“转录重新编程（transcriptional reprogramming）”机制，通过操纵信号调控因子的“重新列队”，把某些在不同信号通路中起作用的因子召集到抗病防卫信号传导链上、“各就各位”发挥作用，并通过转录调控激活多种防卫反应。植物体内存在不同的信号传导通路，由R-Avr识别引发的抗病性信号传导常伴有过敏性细胞死亡，但对HCD与抗病性的关系及HCD的发生机理目前仍不十分清楚

21、。HCD与抗病防卫通路可以同时被启动、或彼此独立或在某些环节上交叉。R-Avr的识别除引发特异抗性外，还可诱发非特异抗病反应。植物非特异抗病信号传导由水杨酸（Salicylic acid, SA）、茉莉酸、乙烯等激素介导，具有保守性、广谱性（非专化性）和多源性，它可被多种因子系统性地诱导，产生针对不同类型病原物的抗性，因此被称为抗病防卫基本信号通路。信号通路在有些环节上可以相互交叉而形成复杂的信号传导网络。信号通路间的交叉对话（cross-talking）是生物细胞协调、平衡生长发育的重要手段，也是生物高效应对外界刺激的一种精密机制（Lewin et al.,2000；Twyman et al

22、.,1998）。已有不少在交叉点上起作用的通调基因得到鉴定，但只有部分基因被克隆并对其功能进行了研究。如NDR1和EDS1可以调控多种R基因的功能（Aarts et al., 1998； Parker et al., 2001），NPR1则是SA和乙烯通路中的交叉点(Clarke et al., 2000)。据推测，植物抗病防卫通路还存在其它尚未鉴定的通调基因，这些基因可能数目并不庞大，但数目本页是插入图的标注样式： 表12 不同年代玉米杂交种亲本植株的氮素运转Table 12 Nitrogen translation of maize hybrids parents released in

23、different years年代Times氮积累量N accumulation amount(gplant-1)转移量TransportationAmount(g)输出率Transportationefficiency(%)贡献率Contributionrate(%)氮利用效率N utilizationefficiency(NUE)氮收获指数N harvestindex(NHI)2000s1.82a0.46a0.320.3145.64a0.57a1980s1.71b0.43b0.320.3445.88a0.55b1960s1.57c0.37c0.300.3544.76a0.54c*每列中字母

24、相同者表示差异未达显著水平(P0.05)，字母不同者表示差异达显著水平(P0.05)。The same alphabets in right side of the same list show no significance (P0.05), on the contrary, having significance (P0.05).参考文献格式：中文在前，英文在后，均按字母顺序排列。参 考 文 献Aarts N., Metz M., Holub E., Staskawicz B. J., Daniels M. J. and Parker J. E. Different requirement

25、s for EDS1 and NDR1 by disease resistance genes define at least two R gene-mediated signaling pathways in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998,（95）: 10306-10311Alfano J. R. and Collmer A. Bacterial pathogens in plants: life up against the wall. Plant Cell, 1996, （8）: 1683-1698说明：1正文中一级标题使用3号黑体字，二级标题使用4号黑体字，三级及三级以下标题使用小四号黑体字。 2本示范样式适合自然科学学位论文。3论文的页面设置中的网格选择：无网格。若选择有网格，行距会加大。4不允许分章写。5页码中英文摘要单独编码。正文，即从前言（引言）开始重新编码。6参考文献不要编号，首行顶格写。每条文献要罗列所有作者。