本文關(guān)鍵詞：擬南芥WRKY12和WRKY13的基因功能研究

  更多相關(guān)文章： 擬南芥 開花時間 WRKY12 WRKY13 DELLA 莖 倒伏 次生細(xì)胞壁

【摘要】：植物的開花早晚受到內(nèi)外多種因素的影響,其中光照時間的長短是非常重要的因素。對于模式生物擬南芥來說,它在長光照環(huán)境下開花早,短光照環(huán)境下開花晚,且在短光照下的開花又受到植物激素赤霉素的調(diào)節(jié)。我們鑒定到WRKY12和WRKY13兩個WRKY基因的突變體,發(fā)現(xiàn)它們在短光照下的開花時間與野生型不同,且是相反的趨勢。其中wrkyl2突變體的開花時間比野生型晚,而wrkyl3突變體的開花時間比野生型早。我們對兩個基因的表達(dá)模式進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)它們均在莖尖和葉脈部位有表達(dá)。而且具體的時間表達(dá)譜有所不同,WKRY12基因隨著苗齡的增長表達(dá)量有所上升,而WRKYl3基因隨著苗齡的增長表達(dá)量有所下降。這一模式是符合兩個WRKY基因在調(diào)控開花時間方面的功能的,即WRKY13基因作為一個開花抑制子,在早期較多表達(dá),防止植物在不恰當(dāng)?shù)纳L期開花,而WRKYl2基因作為一個開花促進(jìn)子,在后期較多表達(dá),保證植物能夠順利開花。我們進(jìn)一步實(shí)施了啟動子互換實(shí)驗(yàn),即將WKRY12的啟動子區(qū)域接到WRKY13的編碼區(qū)域前面構(gòu)建成表達(dá)載體,轉(zhuǎn)入到wrky13的突變體,或是將將WKRY13的啟動子區(qū)域接到WRKY12的編碼區(qū)域前面構(gòu)建成表達(dá)載體,轉(zhuǎn)入到wrkyl2的突變體,這些轉(zhuǎn)化對于開花時間的影響證實(shí)了兩個基因的交錯表達(dá)模式在共同調(diào)控開花時間方面的功能。 在莖尖處的調(diào)控開花的標(biāo)志性基因FUL和SOC均在wrkyl2突變體中發(fā)生表達(dá)量下降,而在wrky13突變體中表達(dá)量上升。通過體內(nèi)的染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn),我們證實(shí)了WKRY12和WRKY13蛋白可以直接結(jié)合FUL基因的啟動子區(qū)域,從而直接調(diào)控其表達(dá)量。然后我們通過酵母雙雜交系統(tǒng)篩選到和WKRY12, WRKY13均有相互作用的蛋白：GAI和RGL1。并且GAI和RGL1是與兩個WRKY蛋白的DNA識別結(jié)合區(qū)域發(fā)生相互作用,這說明GAI和RGL1通過影響WRKY蛋白發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子的作用,而間接調(diào)控下游基因的表達(dá)。GAI和RGL1是屬于DELLA家族的兩個蛋白。于短光照下促進(jìn)植物開花的赤霉素是通過降解抑制子DELLA,釋放出和DELLA相互作用的轉(zhuǎn)錄因子和被DELLA抑制的下游基因來起作用的。我們檢測了擬南芥葉片中的GA含量時間譜,發(fā)現(xiàn)隨著苗齡的增長,GA的含量也逐漸上升。這些證據(jù)放在一起使我們提出一個模型：即當(dāng)植物生長到適當(dāng)?shù)碾A段,含量上升的GA降解掉抑制子DELLA,釋放出被其抑制的WRKY蛋白,而由兩個WKRY基因組成的調(diào)控平衡也逐漸由抑制子WKRY13向WRKY12過渡,最終促進(jìn)植物發(fā)生開花。 另外我們還發(fā)現(xiàn)了wrky13突變體在長光照下的倒伏表型。與此相對應(yīng)的,進(jìn)行了莖的拉斷力測試實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),拉斷wrky13突變體的莖比拉斷野生型的莖需要的力要少。表達(dá)譜分析表明WRKY13基因在莖中有強(qiáng)烈表達(dá),并且從基部到頂端,隨著組織成熟化的程度降低而表達(dá)量下降。對擬南芥的莖作橫切面的切片染色觀察后發(fā)現(xiàn),和野生型相比,wrkyl3突變體的莖的直徑更小,且其中厚壁組織的發(fā)育受到了阻礙。植物的莖中細(xì)胞可分為厚壁組織和薄壁組織兩大類,厚壁組織和薄壁組織的區(qū)別在于薄壁組織只有一層細(xì)胞壁,而厚壁組織的細(xì)胞在第一層細(xì)胞壁外,還有第二層細(xì)胞壁,第二層異位沉積增厚的細(xì)胞壁主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的。在第二層細(xì)胞壁的合成過程中起關(guān)鍵作用的一些調(diào)控因子,如：PAL4,4CL1, NST2, CesA7, CesA8等基因均在wrkyl3突變體中相比于野生型有所下降,我們進(jìn)一步通過體內(nèi)的染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)了WRKY13蛋白可以直接結(jié)合于NST2基因的啟動子區(qū)域。以上這些結(jié)果共同證明了基因WRKY13能夠通過直接或間接地調(diào)控厚壁組織細(xì)胞壁合成過程中的一些基因來影響莖中厚壁組織的發(fā)育,從而影響莖的支撐強(qiáng)度和植物的生長形態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：擬南芥 開花時間 WRKY12 WRKY13 DELLA 莖 倒伏 次生細(xì)胞壁
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一部分 ：一對WRKY基因拮抗調(diào)控擬南芥在短光照下的開花時間12-64
• 第1章 緒論14-32
• 1.1 擬南芥的開花時間的調(diào)控14-18
• 1.2 開花途徑的信號整合18-20
• 1.3 DELLA蛋白20-22
• 1.4 GA的代謝調(diào)控22-24
• 1.5 WRKY轉(zhuǎn)錄因子24-31
• 1.6 主要研究內(nèi)容和目的31-32
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料和方法32-42
• 2.1 植物材料和實(shí)驗(yàn)菌株32
• 2.2 基因克隆與分離試劑32-33
• 2.3 主要載體33
• 2.4 載體構(gòu)建及轉(zhuǎn)化33-34
• 2.5 農(nóng)桿菌感受態(tài)制備及轉(zhuǎn)化34-36
• 2.6 材料種植與處理36-37
• 2.7 核酸提取37-38
• 2.8 酵母雙雜交38
• 2.9 染色質(zhì)免疫共沉淀38-39
• 2.10 RNA反轉(zhuǎn)39-40
• 2.11 熒光定量PCR40
• 2.12 GA含量測定40-42
• 第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果42-60
• 3.1 WRKY12和WRKY13拮抗性地調(diào)節(jié)短光照下擬南芥的開花時間42-44
• 3.2 基因WRKY12和WRKY13的時間交錯性的表達(dá)譜44-47
• 3.3 wrky突變體中一些基因表達(dá)量的變化47-50
• 3.4 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)WRKY12和WRKY13結(jié)合下游基因的啟動子區(qū)域50-53
• 3.5 WRKY12/WRKY13蛋白和GAI/RGL1蛋白間存在相互作用53-56
• 3.6 植物激素GA在wrky突變體上產(chǎn)生的效應(yīng)56-57
• 3.7 GA含量變化和GA對于WRKY基因的影響57-60
• 第4章 討論60-64
• 4.1 WRKY基因在短光照下拮抗性地調(diào)控開花時間60
• 4.2 WRKY基因和MADS box基因的表達(dá)水平60-61
• 4.3 WRKY基因在短光照下調(diào)控開花時間的機(jī)制模型61-64
• 第二部分 ：擬南芥wrky13突變體的倒伏表型研究64-94
• 第5章 緒論66-78
• 5.1 植物的倒伏表型66-67
• 5.2 莖中的細(xì)胞分類67-72
• 5.3 調(diào)控次生細(xì)胞壁發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子72-75
• 5.4 WRKY對植物發(fā)育過程的調(diào)控75
• 5.5 主要研究內(nèi)容和目的75-78
• 第6章 實(shí)驗(yàn)材料和方法78-80
• 6.1 植物材料和實(shí)驗(yàn)菌株78
• 6.2 主要載體78
• 6.3 轉(zhuǎn)基因表達(dá)載體的構(gòu)建78
• 6.4 材料種植與處理78-79
• 6.5 莖的拉斷力的測試79
• 6.6 莖的切片和鏡檢79-80
• 第7章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果80-94
• 7.1 wrky13突變體有倒伏表型80-83
• 7.2 WRKY13基因的表達(dá)模式分析83-85
• 7.3 WRKY13參與厚壁組織的發(fā)育過程85-87
• 7.4 WRKY13基因的突變導(dǎo)致了次生細(xì)胞壁相關(guān)基因的表達(dá)水平發(fā)生變化87-89
• 7.5 WRKY13與NST2啟動子的結(jié)合89-94
• 第8章 討論94-96
• 參考文獻(xiàn)96-108
• 附錄108-128
• 附錄Ⅰ 縮略詞108-109
• 附錄Ⅱ 第一部分中用到的引物序列109-114
• 附錄Ⅲ 第二部分中用到的引物序列114-116
• 附錄Ⅳ 本研究中涉及到的主要的基因和蛋白序列116-128
• 致謝128-130
• 在讀期間完成的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果130

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳同彥,謝令琴,楊學(xué)舉,張彩英,陳榮芬;小麥株高構(gòu)成因素與產(chǎn)量及其他性狀相關(guān)性的研究[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2002年03期

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本文編號：1081514