【摘要】：bHLH/HLH轉(zhuǎn)錄因子是一類調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。近年來,雖然有很多關(guān)于bHLH/HLH轉(zhuǎn)錄因子的研究報(bào)道,但有關(guān)該類轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物細(xì)胞伸長(zhǎng)的分子機(jī)制仍然沒有解析清楚,有待進(jìn)一步深入研究。我們?cè)跀M南芥中分離鑒定了兩個(gè)bHLH家族的轉(zhuǎn)錄因子AtLP1和AtLP2,研究表明這兩基因參與擬南芥細(xì)胞伸長(zhǎng)和極性生長(zhǎng)。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析顯示AtLP1和AtLP2位于同一進(jìn)化分支,屬于bHLH/HLH家族S25亞家族成員。本文主要研究探討AtLP1和AtLP2在擬南芥生長(zhǎng)發(fā)育中的功能及調(diào)控細(xì)胞伸長(zhǎng)的分子機(jī)制,所取得的主要研究結(jié)果概述如下:1.AtLP1和AtLP2能夠促進(jìn)細(xì)胞極性伸長(zhǎng)葉片形態(tài)發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)問題,需要許多不同遺傳因素和環(huán)境的協(xié)調(diào)作用。通過連續(xù)種植四代,得到AtLP1和AtLP2過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥純合體,表型分析發(fā)現(xiàn)其葉片卷曲,發(fā)黃,這些表型可以穩(wěn)定遺傳。AtLP1和AtLP2過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥植株具有長(zhǎng)且窄的葉片,在光學(xué)顯微鏡下觀察葉肉細(xì)胞的形態(tài),結(jié)果表明,與野生型相比,轉(zhuǎn)基因擬南芥葉肉細(xì)胞極性伸長(zhǎng),從而導(dǎo)致葉片細(xì)長(zhǎng)。此外,與野生型相比,AtLP1和AtLP2過量表達(dá)擬南芥子葉和子葉柄長(zhǎng)度也有所增加。2.AtLP 和AtLP2能夠促進(jìn)表皮毛發(fā)育擬南芥葉片表皮毛是由葉片表皮細(xì)胞衍生而來,表皮毛細(xì)胞呈分支狀,有三分支、四分支、五分支等。選擇生長(zhǎng)四周的野生型和AtLP1、AtLP2過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥植株為實(shí)驗(yàn)材料,選取第六片真葉進(jìn)行脫去表皮毛處理。在顯微鏡下觀察表皮毛的形態(tài),與野生型相比較,AtLP1和AtLP2過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥葉片表皮毛體積明顯變大,且形態(tài)各異。這說明AtLP1和AtLP2能夠調(diào)控表皮毛細(xì)胞發(fā)育。3.AtLP1/AtLP2能夠與AtIBH1/AtIBL1蛋白相互作用通過生物信息學(xué)和qRT-PCR分析表明AtLP1和AtLP2可能與非典型bHLH轉(zhuǎn)錄因子AtIBH1、AtIBL1形成異源二聚體從而影響其轉(zhuǎn)錄活性,進(jìn)而影響對(duì)下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。為了驗(yàn)證AtLP1、AtLP2與AtIBH1、AtIBL1蛋白之間的相互作用,首先克隆了AtIBH 和AtIBL1基因,構(gòu)建到pGBKT7載體上,與pGADT7-AtHP1、pGADT7-AtLP2進(jìn)行酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明AtIBH1、AtIBL1和AtLP1、AtLP2都存在相互作用。進(jìn)一步采用雙分子熒光互補(bǔ)(BIFC)技術(shù)對(duì)上述相互作用進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明AtLP1、AtLP2和AtIBH1、AtIBL1能夠在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生相互作用。4.AtLP1和AtLP2能夠分別激活A(yù)tLNG2和AtLNG1基因表達(dá)AtLNG1和AtLNG2基因是通過調(diào)節(jié)縱向極性細(xì)胞伸長(zhǎng)調(diào)節(jié)葉形態(tài)的形成,顯性突變體lng1-1D表型是葉片狹長(zhǎng),葉柄和下胚軸長(zhǎng)度均變長(zhǎng)。AtLP1和AtLP2過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥中AtLNG1和AtLNG2表達(dá)量均發(fā)生了顯著上調(diào)。分析AtLNG和AtLNG2啟動(dòng)子序列,發(fā)現(xiàn)其啟動(dòng)子序列均含有兩個(gè)G-box結(jié)合元件。酵母單雜交實(shí)驗(yàn)顯示AtLP1和AtLP2能夠分別結(jié)合在AtLNG2和AtLNG1啟動(dòng)子上,即AtLP1能夠與AtLNG2的啟動(dòng)子結(jié)合,而AtLP2能夠與AtLNG1的啟動(dòng)子結(jié)合。雙熒光素酶轉(zhuǎn)錄激活實(shí)驗(yàn)表明,AtLP1能夠激活A(yù)tLNG2的啟動(dòng)子活性,AtLP2能夠激活A(yù)tLNG1的啟動(dòng)子活性。上述結(jié)果表明,AtLP1和AtLP2能夠分別直接結(jié)合在AtLNG2和AtLNG1啟動(dòng)子上,激活A(yù)tLNG1和AtLNG2基因表達(dá),從而影響擬南芥細(xì)胞伸長(zhǎng)發(fā)育。
【圖文】：

—、前言逡逑細(xì)胞葉片的形態(tài)建成逡逑都必須適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)劣，都有其特殊的生存場(chǎng)所和生的變化，其形態(tài)會(huì)有很大的不同，例如葉片形狀的不莖的高矮等。葉片形態(tài)的形成一直是科學(xué)家們探討的基因的調(diào)控，受哪些信號(hào)通路的調(diào)節(jié)呢？葉片的形態(tài)、窄而細(xì)長(zhǎng)的葉片、帶齒狀葉片等。科學(xué)家們將葉子葉片的起始發(fā)生、葉片的極性形成、葉片膨脹的建原基頂端分生組織的形成，葉原基頂端分生組織具有主軸的建成，分別是近軸的形成（即為葉長(zhǎng)），背腹為葉寬），三個(gè)主軸的建立勾勒出葉片的最初模型；片的大小和厚度。三個(gè)過程的發(fā)生涉及許多基因的共ａｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，，邋２００２；邋Ｋｉｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１０）0逡逑

本文編號(hào)：2698048