植物在合適的體外培養(yǎng)條件下通過產(chǎn)生愈傷組織重新形成莖尖分生組織,進而再生芽和整個植株。近來的研究發(fā)現(xiàn),通過適宜濃度的激素處理,模式植物擬南芥的側(cè)根原基可以不經(jīng)過愈傷組織而直接轉(zhuǎn)分化形成莖尖分生組織。上述兩種形成莖尖分生組織再生芽的途徑在機制上有何異同,是一個十分有意義的發(fā)育生物學(xué)問題。本研究以擬南芥為材料,將外植體先后在含有生長素NAA和細胞分裂素2-iP的培養(yǎng)基中培養(yǎng),使得經(jīng)過愈傷組織的再生芽和側(cè)根原基轉(zhuǎn)分化形成的再生芽可以在同一外植體上同時發(fā)生。本研究以該體系為基礎(chǔ),通過細胞學(xué)、遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等手段,對這兩種芽再生的機理進行了初步分析,主要結(jié)果如下:形態(tài)學(xué)觀察結(jié)果表明,在側(cè)根原基來源的芽再生過程中,早期側(cè)根原基發(fā)育,中期形成轉(zhuǎn)換期器官,后期發(fā)育為莖尖分生組織;在愈傷組織來源的芽再生過程中,早期愈傷組織發(fā)育,中期形成轉(zhuǎn)換期器官,后期發(fā)育為莖尖分生組織。轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果顯示,與根發(fā)育相關(guān)的基因在兩種芽再生過程中均有表達,說明愈傷組織具有側(cè)根原基的性質(zhì),這與前人的研究結(jié)果是一致的。進一步的分析發(fā)現(xiàn),參與植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和合成的基因在兩種途徑之間表現(xiàn)出顯著差異。其中,與生長素合成相關(guān)基因YU... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

莖端分生組織結(jié)構(gòu)（HeidstraandSabatini,2014）

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3在組織中心區(qū)域表達（Brandetal.,2000；Fletcheretal.,1999；Schoofetal.,2000；Trotochaudetal.,2000），在這個過程中磷酸酶POLTERGEIST（POL）和POLTERGEIST-like1（PLL1）是CLV受體與WUS表達之間的關(guān)鍵中間體（圖1-2）。WUS-CLV3之間的負反饋回路對于維持干細胞的正常數(shù)量發(fā)揮了至關(guān)重要的作用（圖1-2）。圖1-2莖端分生組織的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（HeidstraandSabatini,2014）Fig.1-2Themolecularregulationinshootapicalmeristem擬南芥莖端分生組織轉(zhuǎn)錄組分析表明WUS可以激活大部分干細胞和組織中心區(qū)域基因的特異表達，又會抑制部分外圍的不同分化細胞中基因的表達（Buschetal.,2010；Yadavetal.,2009；Yadavetal.,2013）。WUS直接與保守基序結(jié)合，激活（例如CLV3）和抑制（例如KAN1）基因表達（Buschetal.,2010；Lohmannetal.,2001；Yadavetal.,2011；Yadavetal.,2013）。WUS通過招募共激活因子和共抑制因子靶向啟動子。干細胞與組織中心之間的聯(lián)系可以維持干細胞池的穩(wěn)態(tài)（Mulleretal.,2006）。CLV1編碼受體蛋白激酶，具有傳遞CLV3信號的作用，CLV3編碼的小肽通過CLV1受體負調(diào)控WUS的表達，這也表明WUS在組織中心中的表達是一個可以自動調(diào)節(jié)的回路（圖1-2）（Buschetal.,2010）。此外，使用植物激素細胞分裂素（促進細胞增殖）處理后，WUS表達域擴大，而CLV3表達域相對穩(wěn)定。ERECTA（ER）家族受體激酶在緩沖WUS下游的細胞分裂素效應(yīng)中起著冗余的作用。堿性螺旋環(huán)螺旋（bHLH）轉(zhuǎn)錄因子HEC1可以特異性地刺激干細胞增殖。HEC1受WUS負調(diào)控，組織細胞中HEC1的存在對干細胞的維持至關(guān)重要。HEC1能夠解耦WUS與CLV的反饋回路，調(diào)整干細胞與組織者的比

側(cè)根原基與愈傷組織芽再生的分子基礎(chǔ)比較分析4例，從而平衡細胞的增殖與分化（Schusteretal.,2014）。最近的研究表明，在SAM的發(fā)育和維持過程中，KNOTTED1-LIKEHOMEOBOX（KNOX1）家族基因和細胞分裂素可能參與正向調(diào)控循環(huán)（Shietal.,2018），AUXINRESPONSEFACTOR（ARF5）介導(dǎo)的生長素信號通過抑制DORNROSCHEN（DRN）表達負向調(diào)控CLV3，從而調(diào)控植物莖端分生組織干細胞的活動（Luoetal.,2018）。1.3.3根端分生組織與莖端分生組織不同，根端干細胞分化能力具有特異性，分別發(fā)育成根的不同組織，包括中柱、內(nèi)皮層、皮層、表皮、側(cè)根冠和小柱細胞（圖1-3）。初生根分生組織由兩層干細胞組成，位于靜止中心的正上方和正下方。靜止中心是一組由4個細胞組成的細胞群，起著組織者的作用，能夠防止細胞分化。每個靠近靜止中心的干細胞都進行不對稱的細胞分裂，進行自我更新并產(chǎn)生子細胞，子細胞在分生組織區(qū)分裂若干次，然后離開過渡區(qū)。隨后，細胞伸長并保持特定的分化狀態(tài)（圖1-3）。位于靜止中心遠端的干細胞產(chǎn)生子代細胞，這些子代細胞促使根冠形成。產(chǎn)生側(cè)根的次生分生組織是由根的內(nèi)部組織層內(nèi)的一部分細胞從頭開始形成的。在接收到生長素信號后，中柱鞘細胞的成熟細胞失去分化狀態(tài)，開始分裂（WeigelandJürgens,2002）。圖1-3根端分生組織結(jié)構(gòu)（HeidstraandSabatini,2014）Fig.1-3Thestructureofrootapicalmeristem


本文編號：3402462