本文關(guān)鍵詞：擬南芥RNA聚合酶Ⅱ第三大亞基NRPB3調(diào)控氣孔圖式發(fā)育和分化

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【摘要】：氣孔由一對保衛(wèi)細胞構(gòu)成,廣泛存在于植物地上部分幾乎所有器官的表皮。膨壓驅(qū)動的氣孔開閉控制著植物與外界的氣體交換,調(diào)節(jié)植物的光合作用和水分利用。在植物從水生到陸生的進化歷程中,氣孔發(fā)揮了重要的作用。氣孔發(fā)育是研究圖式形成和細胞分裂分化的理想模型,其主要遺傳調(diào)控信號網(wǎng)絡已被揭示。然而,該信號如何傳遞到RNA聚合酶II(Pol II)調(diào)控氣孔發(fā)育還不得而知。在真核生物中,Pol II負責轉(zhuǎn)錄mRNA、大部分snRNA和microRNA。擬南芥RNA聚合酶II由12個亞基組成,其亞基的T-DNA插入純合體致死,表明Pol II對于植物的生長發(fā)育至關(guān)重要。盡管Pol II在mRNA轉(zhuǎn)錄中的基本功能已被了解,但其在植物細胞分化中的其他作用還知之甚少。本論文克隆到RNA聚合酶II第三大亞基(NRPB3)的一個部分功能缺失突變體,其氣孔密度和氣孔簇數(shù)目都顯著升高。NRPB3在氣孔系細胞中廣泛表達。NRPB3蛋白定位于細胞質(zhì)和細胞核。GVG-NRPB3RNAi和amiR-NRPB3植株均形成氣孔簇,表達TMMpro::nucGFP的小細胞團和表達MUTEpro::GFP的“毛毛蟲”樣結(jié)構(gòu),表明NRPB3對于抑制氣孔系細胞的分裂是必需的。遺傳分析顯示nrpb3分別加劇了氣孔發(fā)育突變體tmm、er erl1 erl2、erl1 erl2、er105 erl2、er105、epf2、sdd1、flp、fama、ice1、mute等的表型,表明NRPB3與這些基因協(xié)同調(diào)控氣孔的圖式發(fā)育和分化。蛋白互作實驗表明NRPB3能夠分別與FAMA和ICE1互作,而突變的nrpb3減弱了其相互作用。而且,在GVG-NRPB3RNAi、amiR-NRPB3和FAMApro::amiR-NRPB3植株中,觀察到類似fama和ice1突變體中“毛毛蟲”樣的結(jié)構(gòu)表達FAMApro::nucGFP,進一步在遺傳上證明NRPB3與FAMA、ICE1相互作用。這些實驗結(jié)果表明,NRPB3能夠直接接收轉(zhuǎn)錄因子FAMA和ICE1調(diào)控的氣孔發(fā)育信號。該過程與動物Pol II第三大亞基RPB3和bHLH轉(zhuǎn)錄因子myogenin互作調(diào)控肌肉細胞分化的機制相似。本研究不僅建立了關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄裝置(Pol II)與一個特異發(fā)育信號(氣孔發(fā)育信號)的直接聯(lián)系,而且進一步拓展了對保衛(wèi)細胞與肌肉細胞選擇類似分化機制的認識。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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