【摘要】：根對植物的生長發(fā)育具有極其重要的作用,根的生長受到許多逆境因子如高鹽、干旱等的調控。鹽脅迫下,主根的生長受到抑制,進而使植物整體發(fā)育受損。植物處于高鹽環(huán)境時,體內的一些氨基酸含量發(fā)生顯著變化,這些變化影響主根的發(fā)育。氨基酸是生命過程所必須的,氨基酸轉運體將氨基酸運送到植物體的各個部位,在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用,但氨基酸轉運體是否在鹽脅迫調控主根發(fā)育中起作用,具體作用機制如何均未見報道。本課題通過篩選發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下氨基酸轉運體AAT1(Amino acid transporter1)基因缺失突變體aat1-1和aat1-2的主根伸長比野生型(WT)更為敏感,我們進一步研究了AAT1基因的組織表達,蛋白亞細胞定位,并研究了其在調控鹽脅迫抑制主根伸長中的作用及機制,主要結果如下:35S::AAT1-YFP轉基因植株顯示AAT1定位在質膜。GUS染色發(fā)現(xiàn)AAT1主要在葉片、下胚軸、根部以及果莢中表達。AAT1的表達受鹽脅迫誘導。鹽脅迫下aat1-1和aat1-2的分生區(qū)長度短于WT,分生區(qū)細胞數(shù)目少于WT,但細胞長度無明顯差異,說明鹽脅迫下AAT1的缺失抑制了根分生組織細胞的分裂從而使分生區(qū)長度變短。外源施加低濃度的生長素能減小NaCl處理下aat1與WT根長的差異,同時用生長素輸出抑制劑NPA(Naphthyl phthalamic acid)處理aat1與WT,其表型與NaCl處理下的表型相似。利用qRT-PCR技術對WT和aat1的生長素輸出載體PIN1(PIN-FORMED1)、PIN2、PIN3、PIN4和PIN7以及輸入載體AUX1(AUXIN1)基因表達進行分析,結果顯示,鹽脅迫下aat1突變體PIN4、PIN7以及AUX1的表達量顯著低于WT。將aat1突變體與DR5::DR5-GFP以及PIN-GFP植株雜交,并用100 mM NaCl處理雜交后代,觀察熒光,結果表明,AAT1基因的缺失主要抑制了PIN4和PIN7的表達,改變了生長素原有的分布模式,使體內生長素含量降低,進而抑制主根的伸長。通過qRT-PCR對NaCl處理下的WT和aat1的G2/M特異性基因CYCB1;1(CYCLINB1;1)的表達進行分析,發(fā)現(xiàn)aat1株系CYCB1;1的表達量低于WT,同時利用GUS染色法對NaCl處理前后的WT和aat1 CYCB1;1的表達進行分析,染色結果與定量結果類似,說明鹽脅迫下AAT1基因的缺失導致CYCB1;1表達下調進而抑制了分生組織細胞的分裂。生物信息學分析發(fā)現(xiàn),轉錄因子MYB73和MYB77可能與AAT1啟動子區(qū)結合。表達分析結果表明在100 mM NaCl處理12 h時aat1中MYB73的表達量低于WT,其他時間點二者無明顯差異。鹽處理3 h時,aat1中MYB77的表達量顯著低于WT。利用酵母單雜交和EMSA(Electrophoretic mobility shift assay)技術發(fā)現(xiàn),轉錄因子MYB77可與AAT1啟動子上游區(qū)域結合,而MYB73不能與其結合,說明鹽脅迫下MYB77可能參與調控AAT1的轉錄。aat1對高濃度的氨基酸不敏感。在高濃度組氨酸、絲氨酸、異亮氨酸、丙氨酸或脯氨酸處理下aat1的存活率顯著高于WT,表明AAT1可參與這些氨基酸的轉運。我們外源施加適當濃度的脯氨酸,發(fā)現(xiàn)脯氨酸可部分回補鹽處理下aat1對鹽敏感的表型,同時對植物體的脯氨酸含量進行測量發(fā)現(xiàn),NaCl處理下aat1脯氨酸的含量顯著低于WT,說明鹽脅迫下AAT1可能參與脯氨酸的轉運。通過DAB染色、NBT染色以及熒光探針法對aat1與WT的過氧化氫(H_2O_2)和超氧陰離子(O_2.~-)含量進行測量,發(fā)現(xiàn)高鹽存在下aat1的H_2O_2和O_2.~-水平高于WT,說明AAT1可能通過影響活性氧的積累調控鹽脅迫下主根的伸長。
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q945.78
【圖文】：

擬南芥氨基酸轉運體 AAT1 調控鹽脅迫下主根伸長的機制研究BR）等可以調節(jié)初生根的細胞分裂和伸長，這些生物激素并不響，形成信號網(wǎng)絡，共同作用于植物生長。例如根干細胞生態(tài)位細胞分裂素拮抗作用（Müller and Sheen, 2008; Moubayidi al., 2009）；赤霉素和油菜素內酯引起生長素信號的二次調節(jié)（說明生長素在激素信號調節(jié)中具有核心作用。素的影響外，活性氧（Reactive oxygen species, ROS），一氧化氮（供應及環(huán)境因素都會影響植物根的發(fā)育（Pasternak et al., 2005

胞和側根的根冠細胞中表達，aux1 突變體表現(xiàn)為根生長素在一些表皮細胞和皮層細胞中積累，導致細 ABCB（ATP binding cassette B）介導整株植物中要包括 PIN1、PIN2、PIN3、PIN4 以及 PIN7。PI流動，PIN2 和 PIN3 能幫助擴散的生長素重返維管心下方生長素濃度具有重要作用，參與根尖分生基和向頂運輸。PIN 蛋白共同決定生長素的向基運根的細胞分裂和細胞膨脹（Blilou et al., 2013）。P DR5，DR5::GUS 研究表明，生長素轉移和生長素至關重要，PIN 蛋白的缺失，使植物造成生長缺陷布在莖尖和根尖細胞的質膜上，PIN 蛋白和 ABCB有方向性（Blakeslee et al., 2005; Mravec et al., 200

前 言對 AAT1 的蛋白序列進行跨膜結構分析，如圖 1-3，發(fā)現(xiàn) AAT1 具有一個長約基酸的胞質 N-末端結構域，并且有 11 個跨膜結構域；而且對其蛋白序列分析， AA_Rel_permease_2（氨基酸透性酶）和 Aromatic_AA_permease（芳香族氨基）的結構特征，表明其在擬南芥中具有氨基酸轉運體的功能。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 彭程;;鹽脅迫對植物的影響及植物耐鹽研究進展[J];山東商業(yè)職業(yè)技術學院學報;2014年02期

本文編號：2802225