本文關鍵詞：乙烯依賴和非乙烯依賴的花器官脫落途徑調控AtDOF4.7的研究

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【摘要】：器官脫落是植物重要的發(fā)育進程。多種信號參與了植物器官脫落的調控過程,其中植物激素乙烯和短肽配體(如INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION, IDA)介導的脫落途徑是研究的熱點。在前期研究中,本實驗室報道了擬南芥DOF類轉錄因子家族成員AtDOF4.7可能參與花器官脫落的調控。但是AtDOF47參與擬南芥花器官脫落途徑的調控機制和作用模式尚不清楚。在本研究中,本人圍繞AtDOF4.7基因系統解析了脫落信號傳遞途徑和離區(qū)細胞細胞壁降解的作用機理。首先本人發(fā)現施加外源乙烯會使PromoterA,DOF4.7∷G US轉基因株系角果離區(qū)GUS的表達時間明顯提前；進一步利用遺傳學手段研究發(fā)現,與野生型相比,PromoterArDoF4.7∷ G US在乙烯不敏感突變體ein2-1、etr1-1中,角果離區(qū)GUS的表達時間推遲,且Real-time PCR結果顯示AtDOF4.7在ein2-1突變體中的表達在第10花位出現,表明該基因在ein2-1中的表達延遲了。這些結果表明乙烯信號在時間上調節(jié)了AtDOF4.7。同時,本人通過研究發(fā)現非乙烯依賴的的脫落途徑同樣也影響著AtDOF4.7的表達。PromoterAtDOF4.7∷GUS在非乙烯依賴的脫落缺失突變體ida-2中,角果離區(qū)GUS時間表達模式與野生型背景下的時間表達模式一致。但是Real-time PCR結果顯示,與野生型相比,AtDOF4.7在ida-2突變體中的表達量明顯升高。這些數據表明在轉錄水平上IDA是負調控AtDOF4.7的為了進一步確定IDA與AtDOF4.7的上下游關系,本人將AtDOF4.7過表達株系S107(花器官延遲脫落)與35S.IDA轉基因植株(花器官提前脫落)進行雜交,觀察發(fā)現S107/35S.IDA的花器官無法脫落。這表明AtDOF4.7位于IDA的下游。為進一步調查和闡明非乙烯依賴的脫落途徑對AtDOF4.7的調控機制,本人檢測了AtDOF4.7與非乙烯依賴的脫落途徑中MAPK級聯反應之間的關系。熒光雙分子互補實驗和酵母雙雜交實驗證明AtDOF4.7和 MPK3/MPK6相互作用。而體外磷酸化實驗也證明了被MKK5DD激活的MPK3/MPK6能強烈磷酸化AtDOF4.7-MBP融合蛋白。為了研究磷酸化后的AtDOF4.7蛋白如何行使生理功能,本人繼續(xù)利用Western檢測SI07/MKK5DD雜交植株中AtDOF4.7的蛋白水平,發(fā)現磷酸化的AtDOF47蛋白水平降低,這可能是由于蛋白磷酸化引起的。為了進一步明確AtDOF4.7的作用機制,本人利用高通量測序(RNA-seq),檢測篩選了AtDOF47 可能調控的目標基因,在AtDOF4.7過表達植株(S107)角果中,有232個下調基因和315個上調基因。Real-time PCR結果驗證下調基因中僅有的五個定位于細胞外的細胞壁降解酶類基因(AT2G43620, AT2G43610, AT4G02330. AT4GI6260 和 AT4G30290),在S107角果中表達水平明顯下降。說明AtDOF4.7會抑制多種細胞壁降解酶類基因的表達從而高效地調控花器官脫落。上述實驗結果表明,AtDOF4.7受上游乙烯依賴和非乙烯依賴的脫落途徑調控。乙烯主要是影響AtDOF4.7的表達時間；而非乙烯依賴的脫落途徑是通過IDA既在轉錄水平又在蛋白水平調控AtDOF4.7的表達量,從而控制脫落強度。AtDOF47則對下游五個細胞壁降解酶類基因起負調控作用。
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1280750