油菜中兩個NAC轉錄因子調控活性氧累積及細胞死亡的分子機制解析
發(fā)布時間：2022-01-09 19:59
農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量與品質受環(huán)境中存在的許多不利因素的嚴重影響。面對這些挑戰(zhàn),植物進化出許多適應機制。作為植物體中較大的一類轉錄因子家族,NAC轉錄因子在植物體的生長發(fā)育、生物及非生物脅迫響應過程中發(fā)揮了重要作用。雖然油菜是一種十分重要的油料作物,但是目前關于油菜中NAC轉錄因子家族成員的功能了解還很少。在本文中,我們對油菜中的兩個NAC轉錄因子基因在活性氧（ROS）累積及細胞死亡過程中的功能與調控機制進行了初步研究。首先,我們從油菜中分離并克隆了BnaNAC56及BnaNACa基因,并發(fā)現(xiàn)BnaNAC56的表達受多種脅迫的誘導,如脫落酸（abscisic acid,ABA）、茉莉酸（jasmonic acid,JA）、百草枯（methyl viologen,MV）以及腐生型真菌病原體核盤菌（Sclerotinia sclerotiorum）等;相反,BnaNAC56的表達受到冷害脅迫的誘導。亞細胞定位及雙熒光素酶報告系統(tǒng)檢測表明BnaNAC56定位于細胞核內而且是一個轉錄激活子。煙草葉片中瞬時表達BnaNAC56基因以后,發(fā)現(xiàn)其能夠引起ROS累積以及類似超敏反應的細胞死亡現(xiàn)象。隨后我們...
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
細胞中ROS的產(chǎn)生、清除及影響
1.4 活性氧的信號轉導途徑在擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)了參與ROS信號途徑的一些重要組分，植物細胞主要通過三種機制感知ROS信號（圖1-2）：（1）尚不清楚的受體蛋白；（2）氧化還原敏感的轉錄調節(jié)子，如NPR1、HSFs；（3）磷酸酶活性的抑制(Apel and Hirt, 2004; Mittler, 2002; Neillet al., 2002; Vranova et al., 2002)。與ROS感知相關的下游信號事件主要涉及到Ca2+、Ca2+結合蛋白（如鈣調蛋白）(Bowler and Fluhr, 2000; Coelho et al., 2002; Knight and Knight,2001) 、G蛋白的激活(Baxter-Burrell et al., 2002)以及磷脂信號的激活(Anthony et al., 2004;Rentel et al., 2004)，而且胞內ROS與Ca2+的定位可能有一定的相似性(Coelho et al., 2002)。例如，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶OXI1在細胞感知ROS信號及促分裂原蛋白激酶3/6（MPK3/6）的激活過程中發(fā)揮了重要作用(Rentel et al., 2004)。 而OXI1激酶被磷脂酶C/D-磷脂酸途徑激活，MPK3/6級聯(lián)途徑在OXI1的下游發(fā)揮功能并在ROS脅迫響應中調控不同防御機制的激活(Anthony et al., 2004; Apel and Hirt, 2004; Kovtun et al., 2000)。此外，遺傳學及藥理學研究發(fā)現(xiàn)，在ROS信號途徑中存在涉及RBOH的信號正向放大環(huán)(Datet al., 2003; Rizhsky et al., 2004)，這個放大環(huán)能被低濃度的ROS激活并實現(xiàn)ROS信號放大（圖1-2）。圖 1-2 植物體內ROS信號轉導途徑簡圖。改編自(Mittler et al., 2004)。Figure 1-2 General model of ROS signal transduction in plants. Modified from(Mittler et al.
（ANA083）突變體中過表達油菜 NAC5 基因能夠延緩葉片衰老，并將 vni2 突變體加速葉片衰老的表型恢復至野生型水平(Zhong et al., 2012)。圖1-3 擬南芥ORE1調控葉片衰老的模式圖。改編自(Matallana-Ramirez et al., 2013; Rauf et al., 2013)。Figure 1-3 A schematic model of AtORE1 regulating leaf senescence. Adapted from (Matallana-Ramirez etal., 2013; Rauf et al., 2013).1.7 研究的目的與意義植物的生長是一個復雜精細的過程，不僅受到內部因素的影響而且還受到環(huán)境因素的影響，如干旱、高溫等，油料作物油菜則最終表現(xiàn)在產(chǎn)量的變化。因此，研究植物的脅迫響應機制，提高農(nóng)作物的脅迫耐受性具有十分重要的意義。在這些脅迫響應過程中，植物進化出多種包括生理、生化以及分子水平的防御機制。NAC 轉錄因子作為植物特異的轉錄因子家族，能夠形成多種蛋白復合體，組成各種精密的調控網(wǎng)絡參與植物的生長發(fā)育及脅迫響應過程。然而關于 NAC 轉錄因子的功能研究目前主要集中于模式植物擬南芥及水稻，在油菜中的研究還比較少。在實驗室的前期研究基礎上(Wang et al,2015)，我們發(fā)現(xiàn)了兩個油菜 NAC 轉錄因子參與 ROS 累積及類似超敏反應的細胞死亡過程，為提高農(nóng)作物抗病抗逆能力奠定了一定的理論基礎。在以后的研究中，利用反向遺傳學、基因組學以及蛋白質組學等多種方法相結
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Hydrogen Peroxide in Plants:a Versatile Molecule of the Reactive Oxygen Species Network[J]. Li-Juan Quan,Bo Zhang,Wei-Wei Shi and Hong-Yu Li(MOE Key Laboratory of Arid and Grassland Ecology,School of Life Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(01)
本文編號：3579348
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
細胞中ROS的產(chǎn)生、清除及影響
1.4 活性氧的信號轉導途徑在擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)了參與ROS信號途徑的一些重要組分，植物細胞主要通過三種機制感知ROS信號（圖1-2）：（1）尚不清楚的受體蛋白；（2）氧化還原敏感的轉錄調節(jié)子，如NPR1、HSFs；（3）磷酸酶活性的抑制(Apel and Hirt, 2004; Mittler, 2002; Neillet al., 2002; Vranova et al., 2002)。與ROS感知相關的下游信號事件主要涉及到Ca2+、Ca2+結合蛋白（如鈣調蛋白）(Bowler and Fluhr, 2000; Coelho et al., 2002; Knight and Knight,2001) 、G蛋白的激活(Baxter-Burrell et al., 2002)以及磷脂信號的激活(Anthony et al., 2004;Rentel et al., 2004)，而且胞內ROS與Ca2+的定位可能有一定的相似性(Coelho et al., 2002)。例如，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶OXI1在細胞感知ROS信號及促分裂原蛋白激酶3/6（MPK3/6）的激活過程中發(fā)揮了重要作用(Rentel et al., 2004)。 而OXI1激酶被磷脂酶C/D-磷脂酸途徑激活，MPK3/6級聯(lián)途徑在OXI1的下游發(fā)揮功能并在ROS脅迫響應中調控不同防御機制的激活(Anthony et al., 2004; Apel and Hirt, 2004; Kovtun et al., 2000)。此外，遺傳學及藥理學研究發(fā)現(xiàn)，在ROS信號途徑中存在涉及RBOH的信號正向放大環(huán)(Datet al., 2003; Rizhsky et al., 2004)，這個放大環(huán)能被低濃度的ROS激活并實現(xiàn)ROS信號放大（圖1-2）。圖 1-2 植物體內ROS信號轉導途徑簡圖。改編自(Mittler et al., 2004)。Figure 1-2 General model of ROS signal transduction in plants. Modified from(Mittler et al.
（ANA083）突變體中過表達油菜 NAC5 基因能夠延緩葉片衰老，并將 vni2 突變體加速葉片衰老的表型恢復至野生型水平(Zhong et al., 2012)。圖1-3 擬南芥ORE1調控葉片衰老的模式圖。改編自(Matallana-Ramirez et al., 2013; Rauf et al., 2013)。Figure 1-3 A schematic model of AtORE1 regulating leaf senescence. Adapted from (Matallana-Ramirez etal., 2013; Rauf et al., 2013).1.7 研究的目的與意義植物的生長是一個復雜精細的過程，不僅受到內部因素的影響而且還受到環(huán)境因素的影響，如干旱、高溫等，油料作物油菜則最終表現(xiàn)在產(chǎn)量的變化。因此，研究植物的脅迫響應機制，提高農(nóng)作物的脅迫耐受性具有十分重要的意義。在這些脅迫響應過程中，植物進化出多種包括生理、生化以及分子水平的防御機制。NAC 轉錄因子作為植物特異的轉錄因子家族，能夠形成多種蛋白復合體，組成各種精密的調控網(wǎng)絡參與植物的生長發(fā)育及脅迫響應過程。然而關于 NAC 轉錄因子的功能研究目前主要集中于模式植物擬南芥及水稻，在油菜中的研究還比較少。在實驗室的前期研究基礎上(Wang et al,2015)，我們發(fā)現(xiàn)了兩個油菜 NAC 轉錄因子參與 ROS 累積及類似超敏反應的細胞死亡過程，為提高農(nóng)作物抗病抗逆能力奠定了一定的理論基礎。在以后的研究中，利用反向遺傳學、基因組學以及蛋白質組學等多種方法相結
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Hydrogen Peroxide in Plants:a Versatile Molecule of the Reactive Oxygen Species Network[J]. Li-Juan Quan,Bo Zhang,Wei-Wei Shi and Hong-Yu Li(MOE Key Laboratory of Arid and Grassland Ecology,School of Life Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(01)
本文編號：3579348
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