【摘要】：根對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有極其重要的作用,根的生長(zhǎng)受到許多逆境因子如高鹽、干旱等的調(diào)控。鹽脅迫下,主根的生長(zhǎng)受到抑制,進(jìn)而使植物整體發(fā)育受損。植物處于高鹽環(huán)境時(shí),體內(nèi)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(zhuǎn)運(yùn)體將氨基酸運(yùn)送到植物體的各個(gè)部位,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用,但氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是否在鹽脅迫調(diào)控主根發(fā)育中起作用,具體作用機(jī)制如何均未見報(bào)道。本課題通過篩選發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體AAT1(Amino acid transporter1)基因缺失突變體aat1-1和aat1-2的主根伸長(zhǎng)比野生型(WT)更為敏感,我們進(jìn)一步研究了AAT1基因的組織表達(dá),蛋白亞細(xì)胞定位,并研究了其在調(diào)控鹽脅迫抑制主根伸長(zhǎng)中的作用及機(jī)制,主要結(jié)果如下:35S::AAT1-YFP轉(zhuǎn)基因植株顯示AAT1定位在質(zhì)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(dá)。AAT1的表達(dá)受鹽脅迫誘導(dǎo)。鹽脅迫下aat1-1和aat1-2的分生區(qū)長(zhǎng)度短于WT,分生區(qū)細(xì)胞數(shù)目少于WT,但細(xì)胞長(zhǎng)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(xì)胞的分裂從而使分生區(qū)長(zhǎng)度變短。外源施加低濃度的生長(zhǎng)素能減小NaCl處理下aat1與WT根長(zhǎng)的差異,同時(shí)用生長(zhǎng)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(shù)對(duì)WT和aat1的生長(zhǎng)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(dá)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,鹽脅迫下aat1突變體PIN4、PIN7以及AUX1的表達(dá)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(jié)果表明,AAT1基因的缺失主要抑制了PIN4和PIN7的表達(dá),改變了生長(zhǎng)素原有的分布模式,使體內(nèi)生長(zhǎng)素含量降低,進(jìn)而抑制主根的伸長(zhǎng)。通過qRT-PCR對(duì)NaCl處理下的WT和aat1的G2/M特異性基因CYCB1;1(CYCLINB1;1)的表達(dá)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)aat1株系CYCB1;1的表達(dá)量低于WT,同時(shí)利用GUS染色法對(duì)NaCl處理前后的WT和aat1 CYCB1;1的表達(dá)進(jìn)行分析,染色結(jié)果與定量結(jié)果類似,說明鹽脅迫下AAT1基因的缺失導(dǎo)致CYCB1;1表達(dá)下調(diào)進(jìn)而抑制了分生組織細(xì)胞的分裂。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)錄因子MYB73和MYB77可能與AAT1啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合。表達(dá)分析結(jié)果表明在100 mM NaCl處理12 h時(shí)aat1中MYB73的表達(dá)量低于WT,其他時(shí)間點(diǎn)二者無明顯差異。鹽處理3 h時(shí),aat1中MYB77的表達(dá)量顯著低于WT。利用酵母單雜交和EMSA(Electrophoretic mobility shift assay)技術(shù)發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)錄因子MYB77可與AAT1啟動(dòng)子上游區(qū)域結(jié)合,而MYB73不能與其結(jié)合,說明鹽脅迫下MYB77可能參與調(diào)控AAT1的轉(zhuǎn)錄。aat1對(duì)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(zhuǎn)運(yùn)。我們外源施加適當(dāng)濃度的脯氨酸,發(fā)現(xiàn)脯氨酸可部分回補(bǔ)鹽處理下aat1對(duì)鹽敏感的表型,同時(shí)對(duì)植物體的脯氨酸含量進(jìn)行測(cè)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(zhuǎn)運(yùn)。通過DAB染色、NBT染色以及熒光探針法對(duì)aat1與WT的過氧化氫(H_2O_2)和超氧陰離子(O_2.~-)含量進(jìn)行測(cè)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(diào)控鹽脅迫下主根的伸長(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q945.78
【圖文】：

擬南芥氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 AAT1 調(diào)控鹽脅迫下主根伸長(zhǎng)的機(jī)制研究BR）等可以調(diào)節(jié)初生根的細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)，這些生物激素并不響，形成信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，共同作用于植物生長(zhǎng)。例如根干細(xì)胞生態(tài)位細(xì)胞分裂素拮抗作用（Müller and Sheen, 2008; Moubayidi al., 2009）；赤霉素和油菜素內(nèi)酯引起生長(zhǎng)素信號(hào)的二次調(diào)節(jié)（說明生長(zhǎng)素在激素信號(hào)調(diào)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(yīng)及環(huán)境因素都會(huì)影響植物根的發(fā)育（Pasternak et al., 2005

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

前 言對(duì) AAT1 的蛋白序列進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)分析，如圖 1-3，發(fā)現(xiàn) AAT1 具有一個(gè)長(zhǎng)約基酸的胞質(zhì) N-末端結(jié)構(gòu)域，并且有 11 個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域；而且對(duì)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(jié)構(gòu)特征，表明其在擬南芥中具有氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的功能。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 彭程;;鹽脅迫對(duì)植物的影響及植物耐鹽研究進(jìn)展[J];山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2014年02期

本文編號(hào)：2802225