【摘要】：生長(zhǎng)素是一類重要的植物激素,合成于植物的根尖、莖尖等生長(zhǎng)活躍的地方,以極性運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)輸?shù)街参矬w的各部分調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育。作為一種化學(xué)信號(hào),生長(zhǎng)素的功能主要體現(xiàn)在影響側(cè)根的發(fā)生、器官的形成、頂端優(yōu)勢(shì)以及植物的向性反應(yīng)等方面。不同濃度的生長(zhǎng)素在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮的作用不同,較低濃度的生長(zhǎng)素可以促進(jìn)生長(zhǎng),較高濃度則抑制生長(zhǎng),幼嫩的細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)素敏感但衰老的細(xì)胞則比較遲鈍。肽類激素(peptide hormones)是一類具有激素活性的多肽。在動(dòng)物、細(xì)菌和酵母中,肽類激素調(diào)節(jié)細(xì)胞的多種生理活動(dòng)。在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中,植物肽類激素發(fā)揮著非常重要的作用,包括頂端分生組織的發(fā)生,氣孔的形成,花器官的發(fā)育等。目前,大約有20種植物肽類激素被發(fā)現(xiàn),主要包括:CLAVATA3/ENDOSPERM SURROUNDING REGION(CLE)多肽家族,BRICK(BRK)多肽,EPIDERMAL PATTERNING FACTOR(EPF)多肽家族,ROOT MERISTEM GROWTH FACTOR(RGF)多肽家族,POLARIS(PLS)多肽和DEVIL1(DVL1)多肽等。生長(zhǎng)素和肽類激素都可以調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育,它們之間也會(huì)相互影響。生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸或轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)受到一些肽類激素,如CLE-like(CLEL)的影響,同時(shí)有些編碼肽類激素的基因,如PLS、RGF,它們?cè)谥参矬w內(nèi)的表達(dá)水平會(huì)受到生長(zhǎng)素的影響。但是關(guān)于CLE多肽家族的基因和生長(zhǎng)素的關(guān)系卻沒有被報(bào)道。本論文中,我們發(fā)現(xiàn)水稻的一個(gè)CLE基因OsCLE48,其表達(dá)水平受生長(zhǎng)素的影響,同時(shí),異源表達(dá)OsCLE48對(duì)擬南芥頂端分生組織的發(fā)生有一定的影響。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn),OsCLE48和擬南芥中A型CLE多肽的一個(gè)亞組(CLE1-CLE7)有很高的同源性,我們又將OsCLE48中CLE保守區(qū)的氨基酸序列和擬南芥CLE1-CLE7和CLV3中CLE保守區(qū)的氨基酸序列進(jìn)行序列對(duì)比,發(fā)現(xiàn)它們的氨基酸序列相似度很高。RT-PCR結(jié)果顯示,經(jīng)外源的IAA處理后,水稻中OsCLE48表達(dá)量有很明顯的升高,將OsCLE48p-GUS轉(zhuǎn)基因擬南芥幼苗進(jìn)行GUS組織化學(xué)染色,發(fā)現(xiàn)經(jīng)IAA處理后的轉(zhuǎn)基因植株著色加深,這些都表明了OsCLE48基因受IAA上調(diào)。對(duì)OsCLE48p-GUS轉(zhuǎn)基因擬南芥的幼苗、種子、蓮座葉、莖葉、花絮、花蕊及角果進(jìn)行GUS組織化學(xué)染色,發(fā)現(xiàn)均有著色,說明OsCLE48的啟動(dòng)子在擬南芥各個(gè)組織器官中都能夠表達(dá)。qRT-PCR結(jié)果顯示,水稻莖,根及穗中,OsCLE48都有表達(dá)。對(duì)異源表達(dá)OsCLE48的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株進(jìn)行表型分析,我們發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因植株的頂端分生組織消失,這種表型和CLV3過量表達(dá)植株的表型是類似的,利用CLV3順式元件驅(qū)動(dòng)OsCLE48在clv3-2突變體中表達(dá),結(jié)果clv3-2突變體的表型得到了恢復(fù),RT-PCR結(jié)果顯示,WUS基因的表達(dá)量在表型恢復(fù)植株中也恢復(fù)到了野生型水平,這些結(jié)果說明,在擬南芥中,OsCLE48可以發(fā)揮和CLV3相似的作用。我們通過觀察生長(zhǎng)7天的異源表達(dá)OsCLE48的轉(zhuǎn)基因植株幼苗的根,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的根和野生型并無差別,這說明,異源表達(dá)OsCLE48可以抑制擬南芥頂端分生組織的發(fā)生,但是不影響根分生組織的發(fā)生。qRT-PCR結(jié)果表明,OsCLE48轉(zhuǎn)基因水稻植株中OsCLE48的表達(dá)量明顯高于野生型,但跟野生型相比,轉(zhuǎn)基因水稻的頂端分生組織和穗沒有明顯變化,這說明OsCLE48可能不參與調(diào)控水稻頂端分生組織的發(fā)生。以上研究結(jié)果都表明,OsCLE48是一個(gè)受生長(zhǎng)素上調(diào)的CLE基因,在擬南芥中表達(dá)可以調(diào)控頂端分生組織的發(fā)生。
【圖文】：

圖 1 擬南芥中的 ARFs 轉(zhuǎn)錄因子[12]igure 1. The ARFs family of transcription factors in Arabidop，8 和 19 具有激活活性，其中間區(qū)域是激活結(jié)構(gòu)域，其中富含有抑制活性，其中間區(qū)域是抑制結(jié)構(gòu)域，都富含 S，P 和 L。23 不完整之外，ARF3，13 和 17 中缺少了 C-末端區(qū)域；ARF DNA 結(jié)合域中插入了 32-36 個(gè)氨基酸 (圖中用藍(lán)色表示)。，一共有 23 個(gè) ARFs 轉(zhuǎn)錄因子[17]，其中除了 ARF5，活活性之外，其它 ARFs 都有轉(zhuǎn)錄抑制活性[19]，這都水稻中共有 25 個(gè) ARFs 轉(zhuǎn)錄因子[18]，其中 8 個(gè) ARFRFs 有轉(zhuǎn)錄抑制活性[20]。/IAA 蛋白家族 蛋白是一類核蛋白，存在于多種植物中，如擬南芥[2121]，番茄[24]等，具有 4 個(gè)結(jié)構(gòu)域：結(jié)構(gòu)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和抑制作用，在 Aux/IAA 蛋白和 ARFs 結(jié)合形成二聚

東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 較低時(shí)，ARFs 和 AuxREs 元件結(jié)合，同時(shí) Aux/IAA 蛋白與 ARFs 結(jié)合，由于Aux/IAA 是抑制子，所以下游基因的表達(dá)被抑制；當(dāng)植物體內(nèi)生長(zhǎng)素濃度較高時(shí)，細(xì)胞核內(nèi)的 TIR1/AFB SCF 復(fù)合體將和 IAA 結(jié)合并且和 Aux/IAA 蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合體，，Aux/IAA 蛋白被泛素化并且被 26S 蛋白酶體降解，解除對(duì) ARFs 的抑制作用，進(jìn)而引起一系列生長(zhǎng)素相關(guān)的應(yīng)答反應(yīng)，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[29-32]，(圖 2)[29]。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q946.885.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 常莉;薛建平;;生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸研究進(jìn)展[J];生物學(xué)雜志;2008年06期

本文編號(hào)：2559273