【摘要】：廣泛分布于植物中的GPRP(Glycine and proline-rich protein)蛋白家族基因已被報道在植物的生長發(fā)育過程中具有重要的作用。然而,目前很少見對植物中GPRP蛋白基因功能進行深入研究的報道。本研究以已報道的、尚未見生物學功能研究的擬南芥AtGPRP3基因為研究對象,在分析該基因基本特點、蛋白進化關(guān)系和表達特性的基礎(chǔ)上,進一步創(chuàng)建了AtGPRP3基因的過量表達、CRISPR敲除缺失表達及其功能互補轉(zhuǎn)基因材料,并對其在擬南芥幼苗生長發(fā)育過程中的作用進行了分析,初步發(fā)現(xiàn)AtGPRP3基因影響擬南芥幼苗的生長速率。為深入研究AtGPRP3基因的生物學功能奠定了基礎(chǔ)。主要實驗結(jié)果如下:1.擬南芥AtGPRP3基因的基本特點、蛋白進化關(guān)系和表達特征通過生物信息學分析發(fā)現(xiàn),AtGPRP3基因包含2個外顯子和1個內(nèi)含子,共編碼179個氨基酸,蛋白等電點(pI)為9.75,分子量(Mw)為17.8 kDa。蛋白進化分析結(jié)果表明,GPRP蛋白家族基因在單子葉和雙子葉中不存在明顯的分化。GUS染色和qRT-PCR結(jié)果顯示,AtGPRP3基因主要在擬南芥的連座葉和莖上葉中的表達量較高,在成熟的果莢中表達較少。亞細胞定位結(jié)果表明,AtGPRP3蛋白主要在細胞核中表達。2.AtGPRP3的過量表達、缺失表達及其功能互補轉(zhuǎn)基因擬南芥材料創(chuàng)建以pCXSN質(zhì)粒構(gòu)建了AtGPRP3的過量表達載體,利用Yao.ATU6_35s.HPT和pCAMBIA1300-Myc質(zhì)粒分別構(gòu)建了AtGPRP3的CRISPR敲除缺失表達突變體及其功能互補轉(zhuǎn)基因遺傳材料,目前已獲得了AtGPRP3基因的過量表達、CRISPR敲除缺失表達及其功能互補轉(zhuǎn)基因純合株系各3種類型,用于后續(xù)的功能分析實驗等。3.AtGPRP3影響擬南芥幼苗的生長發(fā)育分別在pH5.8和pH8.0兩種培養(yǎng)基上種植野生型擬南芥、AtGPRP3基因的過量表達、缺失表達及其功能互補轉(zhuǎn)基因擬南芥材料,對各種材料幼苗地上部鮮重進行統(tǒng)計分析結(jié)果顯示:與野生型擬南芥幼苗地上部鮮重相比,AtGPRP3過量表達轉(zhuǎn)基因植株幼苗地上部的鮮重顯著減少,AtGPRP3缺失表達轉(zhuǎn)基因植株幼苗的地上部鮮重顯著增加,而功能互補轉(zhuǎn)基因植株幼苗地上部鮮重與野生型的差異不顯著。這些結(jié)果表明AtGPRP3對擬南芥幼苗地上部的鮮重可能具有負調(diào)控作用,進而影響擬南芥苗期的生長速率。4.AtGPRP3互作基因的篩選、鑒定與轉(zhuǎn)基因功能驗證在擬南芥幼苗cDNA酵母篩選文庫構(gòu)建和初篩的工作基礎(chǔ)上,進一步開展了酵母雙雜(Y_2H)和雙分子熒光互補(BiFC)實驗鑒定等,共獲得了3個AtGPRP3的互作基因AtCAT2、AtCLC3和AtCYSD1。進而利用CRISPR-Cas9技術(shù),重點創(chuàng)建了互作基因AtCAT2的缺失表達擬南芥轉(zhuǎn)基因突變體,并分別于pH5.8和pH8.0的兩種培養(yǎng)基上種植生長,對其幼苗地上部鮮重進行統(tǒng)計分析結(jié)果表明:與野生型擬南芥幼苗地上部鮮重相比,AtCAT2的CRISPR敲除缺失表達突變體幼苗地上部鮮重顯著降低。這一結(jié)果與AtGPRP3過量表達轉(zhuǎn)基因株系的表型類似;由此,我們初步推測:AtGPRP3與AtCAT2結(jié)合對AtCAT2本身的作用可能具有抑制的效果,但有待進一步實驗證實。
【圖文】：

圖 1.1 植物向光性過程中光敏色素介導(dǎo)的信號傳遞示意圖[7]Fig. 1.1 Schematic diagram of phytochrome-mediated signal transmission phototropism物對應(yīng)的光譜范圍從近紫外（UVB）280~315nm 波長到遠紅外（F 波長的整個波段，植物對光譜的幾個部分具有各自不同的光感受器，

圖 1.2 生長素感知和傳導(dǎo)信號的關(guān)鍵組分[1.2 Key components in auxin perception and siA）主要由前體物質(zhì)經(jīng)過草莽酸途徑產(chǎn)生，的前體化合物，包括芳香族氨基酸、生物香代謝物，是類黃酮和原發(fā)性植物次生代草莽酸途徑的最終產(chǎn)物[16]。在植物體內(nèi)，）和 ATP-BINDING CASSETTE B（ABCB生長素通過 AUXIN 1（AUX1）/ LIKE-AU形式通過擴散進入細胞[18]。Dahlke 等發(fā)現(xiàn)由不同的生長素信號通路所導(dǎo)致[19]。酸（ABA）由類胡蘿卜素合成，經(jīng) CYP70都可被感知，細胞溶質(zhì)性 PYR / PYL / RC / PYL / RCAR 受體結(jié)合后會激活 SnRK2 核中的 ABF /AREB /ABI5 堿性亮氨酸拉鏈而可以調(diào)控眾多的植物生長發(fā)育過程。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

【相似文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 劉曉京;AtGPRP3基因在擬南芥幼苗生長中的功能分析[D];南昌大學;2019年

，

本文編號：2639081