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内容大纲
本书系统地介绍了大豆共生固氮的分子调控机制及其在农业中的应用前景。全书共分为六章,具体包含生物固氮概述、豆科植物与根瘤菌的共生体系建立、GmNORK-GmNISP1模块调控大豆共生固氮的功能解析、GmNISP1作为分泌肽信号的机制与功能、大豆共生固氮的农业应用,以及总结讨论与未来展望。 -
作者介绍
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目录
第一章 绪论
1.1 氮素及其环境效应
1.1.1 生命元素——氮的重要性
1.1.2 氮肥过度施用与环境污染
1.1.3 发展绿色农业的迫切性
1.2 生物固氮概述
1.2.1 生物固氮类型及分布
1.2.2 生物固氮研究前景
1.2.3 生物固氮面临的挑战
1.3 豆科植物-根瘤菌共生固氮的研究价值
参考文献
第二章 豆科植物与根瘤菌的共生体系建立
2.1 根瘤菌的侵染与根瘤器官形成
2.1.1 根毛侵染与侵染线形成机制
2.1.2 根瘤的发生、发育和成熟
2.1.3 定型根瘤与不定型根瘤的发育差异
2.2 共生识别的分子对话
2.2.1 共生信号分子
2.2.2 共生信号传导途径
2.2.3 结瘤自调控网络
2.3 研究的目的与意义
参考文献
第三章 GmNORK-GmNISP1模块调控大豆共生固氮的功能解析
3.1 引言
3.2 实验材料
3.2.1 植物材料和生长条件
3.2.2 载体与菌株
3.2.3 载体构建
3.2.4 CaCl2-MgCl2法制备大肠杆菌感受态细胞
3.2.5 制备农杆菌电转化感受态细胞
3.2.6 大豆种子萌发、幼苗生长及固氮酶活力测定
3.2.7 酵母双杂交
3.2.8 GUS组织化学染色及切片观察
3.2.9 植物基因组抽提
3.2.10 基因表达分析
3.2.11 蛋白免疫印迹Western blot
3.2.12 原核蛋白表达与纯化
3.2.13 体外pull-down实验
3.2.14 体外磷酸化实验
3.2.15 烟草叶片蛋白抽提
3.2.16 荧光素酶互补(Spilt Luciferase Complementation)实验
3.2.17 免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation)实验
3.2.18 序列比对和进化树分析
3.2.19 统计分析
3.3 结果与分析
3.3.1 大豆共生受体激酶GmNORK下游靶标蛋白的筛选
3.3.2 GmNISP1同源蛋白序列比对以及系统进化树构建
3.3.3 GmNORK与GmNISP1之间的相互作用
3.3.4 GmNISP1基因的转录调控机制以及时空表达模式研究
3.3.5 过表达GmNISP1促进大豆-根瘤菌共生
3.3.6 GmNISP1-RNAi基因沉默抑制根瘤形成
3.3.7 GmNISP1 CRISPR基因敲除抑制根瘤形成
3.3.8 GmNORKα激酶能够磷酸化GmNISP
3.3.9 质谱鉴定GmNORKα磷酸化GmNISP1的位点
3.3.10 体外磷酸化系统进行GmNISP1磷酸化位点突变功能验证
3.3.11 GmNISP1的磷酸化促进共生结瘤
参考文献
第四章 GmNISP1作为分泌肽信号的机制与功能
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 植物材料和生长条件
4.2.2 载体与菌株
4.2.3 载体构建
4.2.4 CaCl2-MgCl2法制备大肠杆菌感受态细胞
4.2.5 制备农杆菌电转化感受态细胞
4.2.6 大豆种子萌发、幼苗生长
4.2.7 基因表达分析
4.2.8 蛋白免疫印迹Western blot
4.2.9 烟草亚细胞定位实验
4.2.10 烟草胞间液(Apoplastic Fluid)蛋白分离实验
4.2.11 蛋白超滤
4.2.12 Bradford法测定蛋白浓度
4.2.13 统计分析
4.3 结果与分析
4.3.1 烟草体内GmNISP1的亚细胞定位
4.3.2 GmNISP1蛋白能够分泌到细胞间液
4.3.3 Western blot检测细胞间液中的GmNISP1蛋白
4.3.4 GmNISP1的磷酸化能够促进其分泌到胞间液
4.3.5 Western blot检测细胞间液中磷酸化的GmNISP1蛋白
4.3.6 外源施加GmNISP1蛋白促进大豆根瘤形成
4.3.7 外源施加磷酸化的GmNISP1蛋白促进大豆根瘤形成
参考文献
第五章 大豆共生固氮的农业应用
5.1 提升大豆共生固氮效率的技术路径
5.1.1 高效固氮微生物资源挖掘与菌剂研发
5.1.2 基于基因编辑的宿主遗传改良
5.1.3 基于植物内源信号分子介导的固氮强化技术
5.2 大豆共生固氮的工程化改良策略
5.2.1 大豆多拷贝基因的功能分化与利用
5.2.2 合成生物学驱动固氮体系重构
5.3 大豆共生固氮技术的田间应用与推广
5.3.1 农业生产中的应用案例与效益评估
5.3.2 技术推广的制约因素与应对策略
参考文献
第六章 总结与讨论、创新点与展望
6.1 总结与讨论
6.1.1 非典型分泌蛋白GmNISP1调控根瘤共生的重要性
6.1.2 GmNORK-GmNISP1模块在受体激酶信号调控网络中的独特性
6.1.3 共生受体激酶——分泌蛋白工作模型
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
附录Ⅰ 本研究所用引物信息
附录Ⅱ 缩略语表(Abbreviations)
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