本文選題：玉米 + MATE蛋白家族�。� 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：多藥及有毒化合物外排家族(Mutidrug and Toxic Compund Extrusion,MATE)蛋白是陽(yáng)離子次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育階段的眾多生理功能調(diào)控。雖然越來(lái)越多MATE蛋白被鑒定發(fā)現(xiàn),但對(duì)于MATE蛋白的了解還非常局限。關(guān)于玉米MATE蛋白家族的研究目前還非常少,因此本研究采用反向遺傳學(xué)手段對(duì)玉米MATE蛋白家族ZmMATE884(GRMZM2G423884)基因進(jìn)行研究。本研究主要取得如下結(jié)果。(1)本研究從玉米gDNA中克隆得到MATE基因ZmMATE884(GRMZM2G423884)。ZmMATE884與56個(gè)擬南芥MATE蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果顯示ZmMATE884與擬南芥9個(gè)MATE蛋白屬于同一進(jìn)化分支,具有較近親緣關(guān)系。后續(xù)ZmMATE884與PfMATE蛋白同源比對(duì)結(jié)果顯示二者高度同源,由PfMATE蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)ZmMATE884蛋白同樣具有12個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。(2)定量RT-PCR顯示ZmMATE884在玉米B73植株根和葉中表達(dá)量相對(duì)較高。表明ZmMATE884具有有組織特異表達(dá)模式。亞細(xì)胞定位分析結(jié)果顯示ZmMATE884蛋白與原液泡/次級(jí)內(nèi)體、反式高爾基體/早期內(nèi)體及高爾基體/內(nèi)體上的特異標(biāo)志蛋白有部分共定位,表明ZmMATE884蛋白分布于細(xì)胞內(nèi)體形成轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不同階段的囊泡結(jié)構(gòu)中。(3)通過(guò)農(nóng)桿菌侵染技術(shù)構(gòu)建ZmMATE884過(guò)表達(dá)系,觀察表型顯示過(guò)表達(dá)系植株較野生型開(kāi)花明顯提前、葉片的自然衰老加快、角果變小,過(guò)表達(dá)系植株整體矮化叢生。ZmMATE884過(guò)表達(dá)系在黑暗中萌發(fā)6 d、12 d和光下生長(zhǎng)7 d時(shí)的下胚軸都明顯短于野生型;外源添加蔗糖可以促進(jìn)過(guò)表達(dá)系和野生型下胚軸的伸長(zhǎng),但過(guò)表達(dá)系下胚軸長(zhǎng)度仍然短于野生型。表明ZmMATE884基因參與植物下胚軸伸長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控,且ZmMATE884基因?qū)τ谙屡咻S的調(diào)控與蔗糖屬于不同調(diào)控通路。(4)ZmMATE884過(guò)表達(dá)突變體種子千粒重小于野生型,且種子長(zhǎng)度也更小。表明ZmMATE884參與植物種子大小的調(diào)控。(5)ZmMATE884過(guò)表達(dá)系植物蓮座葉衰老加快。碳饑餓誘導(dǎo)處理5 d和7 d后ZmMATE884過(guò)表達(dá)系植株明顯黃于野生型,且總蛋白量也少于野生型。ZmMATE884過(guò)表達(dá)使葉片衰老提前。(6)ZmMATE884過(guò)表達(dá)可以將ABS3及其同源基因ABS4、ABS3L1和ABS3L2共同缺失突變體mateq表型回復(fù)至野生型,表明ZmMATE884與ABS3、ABS4、ABS3L1和ABS3L2基因具有相似功能。
[Abstract]:Mutidrug and toxin Compund ExtrusionmatEprotein is a cationic secondary transporter, which is involved in the regulation of many physiological functions in plant growth and development. Although more and more mate proteins have been identified, the understanding of mate proteins is still very limited. There are few studies on maize MATE protein family, so this study uses reverse genetics to study the ZmMATE884GRMZM2G423884) gene. In this study, we obtained the following results. 1) in this study, we cloned the MATE gene ZmMATE884GRMZM2G423884N. ZmMATE884 and 56 Arabidopsis thaliana MATE protein phylogenetic analysis showed that ZmMATE884 and Arabidopsis 9 MATE proteins belong to the same phylogenetic branch and have a close phylogenetic relationship. The result of homology comparison between ZmMATE884 and PfMATE protein showed that ZmMATE884 protein had high homology, and ZmMATE884 protein had 12 transmembrane domains. The quantitative RT-PCR showed that ZmMATE884 expressed relatively high in the roots and leaves of maize B73 plant. The results showed that ZmMATE884 had a tissue specific expression pattern. The results of subcellular localization analysis showed that ZmMATE884 protein was partially co-located with protonoplast / secondary endosome, transGolgi / early endosome and specific marker proteins on Golgi body / inner body. The results showed that ZmMATE884 protein was distributed in the vesicle structure of different stages of intracellular body formation and transport.) the overexpression line ZmMATE884 was constructed by Agrobacterium tumefaciens infection technique. The phenotypic observation showed that the over-expression line plants were earlier than wild type plants in flowering. The natural senescence of leaves was accelerated, the pods became smaller, and the Hypocotyl of the over-expressed lines was obviously shorter than that of wild type at 6 days of germination in darkness for 12 days and 7 days under light. Exogenous sucrose could promote the elongation of Hypocotyl of over-expression line and wild type, but the length of Hypocotyl of over-expressed line was still shorter than that of wild type. The results showed that ZmMATE884 gene was involved in the negative regulation of Hypocotyl elongation, and the regulation of ZmMATE884 gene on Hypocotyl and sucrose belonged to different regulation pathways. The 1000-grain weight of ZmMATE884 mutant was smaller than that of wild type, and the seed length was smaller. The results showed that ZmMATE884 was involved in the regulation of plant seed size. ZmMATE884 overexpressed line had accelerated senescence of rosette leaves. After 5 and 7 days of carbon starvation induction, ZmMATE884 overexpression lines were yellowish than wild-type plants. The over-expression of ZmMATE884 and ZmMATE884 could restore the mateq phenotype of ABS3 and its homologous gene ABS4, ABS3L1 and ABS3L2 to wild type, which indicated that ZmMATE884 had similar function with ABS3ABS4ABS3L1 and ABS3L2.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S513;Q943.2

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本文編號(hào)：2033494