發(fā)布時(shí)間：2018-06-11 19:15

  本文選題：類受體蛋白激酶 + 擬南芥��； 參考：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：在長(zhǎng)期適應(yīng)陸生環(huán)境的過程中,植物進(jìn)化出根這一重要的營(yíng)養(yǎng)器官,來執(zhí)行固定、吸收養(yǎng)分和水分、合成以及運(yùn)輸?shù)壬砉δ堋８庵械母杉?xì)胞微環(huán)境,包括靜止中心細(xì)胞和周圍的干細(xì)胞,對(duì)于根的正常生長(zhǎng)發(fā)育非常重要。在根尖干細(xì)胞微環(huán)境的維持過程中,不同類型細(xì)胞間的信號(hào)通訊對(duì)于細(xì)胞的命運(yùn)具有決定性的作用。靜止中心細(xì)胞合成并分泌根分生組織生長(zhǎng)因子RGFs上調(diào)PLT1和PLT2進(jìn)而促進(jìn)干細(xì)胞分裂,以維持干細(xì)胞微環(huán)境的活力,但RGFs的受體仍然是一個(gè)未解之謎。本實(shí)驗(yàn)室一系列的證據(jù)表明BAK1不僅作為共受體調(diào)控油菜素內(nèi)酯的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),還參與不依賴于油菜素內(nèi)酯信號(hào)的根發(fā)育途徑。本實(shí)驗(yàn)室利用酵母雙雜交系統(tǒng)篩選了161個(gè)LRR-RLKs,鑒定到83個(gè)與BAK1有相互作用,本研究采用遺傳學(xué)的方法分析了兩組LRR-RLKs的功能。第一組類受體蛋白激酶含有五個(gè)成員,被命名為RGF1 insensitives(RGIs,RGI1到RGI5)。RGIs的單重T-DNA插入突變體被分離到,但沒有表現(xiàn)出明顯表型。我們構(gòu)建了一系列的雙重、三重、四重和五重缺失突變體,表現(xiàn)出或多或少的根發(fā)育缺陷表型,五重缺失突變體表現(xiàn)出分生區(qū)縮短的嚴(yán)重根短表型。我們進(jìn)一步利用完全獨(dú)立的T-DNA插入突變體構(gòu)建了第二套五重缺失突變體,與第一套五重缺失突變體表型幾乎完全相同。RGIs五重缺失突變體中PLT1和PLT2表達(dá)下調(diào)到幾乎不能檢測(cè),用RGI2的啟動(dòng)子異位表達(dá)PLT2能夠極大地恢復(fù)五重缺失突變體的根尖分生區(qū)缺陷。RGIs的五重缺失突變體對(duì)外源施加的磺酸化的RGF1完全不敏感。體外實(shí)驗(yàn)斑點(diǎn)印跡和pull-down分析表明RGF1能夠與RGI1的胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合。外源施加RGF1能夠在體內(nèi)誘導(dǎo)RGI1和RGI2的磷酸化增強(qiáng),表明RGIs能夠感知并傳導(dǎo)RGF1的信號(hào)。RGF1能夠誘導(dǎo)RGI1的泛素化和降解,還能夠誘導(dǎo)BAK1的磷酸化增強(qiáng)。這些結(jié)果表明,RGIs作為RGF1的受體,在RGF1-PLT介導(dǎo)的根分生區(qū)發(fā)育過程中有著不可或缺的作用。第二組類受體蛋白激酶含有三個(gè)成員,在根中有一定程度表達(dá)。超表達(dá)RLK101和RLK219都能導(dǎo)致初生根變短的表型。三重缺失突變體表現(xiàn)出萌發(fā)加快和根生長(zhǎng)加快的表型,還導(dǎo)致了若干ARR表達(dá)上調(diào)�？偟膩碚f,我們對(duì)第一組類受體蛋白激酶RGIs進(jìn)行了深入的研究,綜合遺傳、生理、生化、細(xì)胞等方法證明了RGIs作為RGF1的受體參與擬南芥根尖干細(xì)胞微環(huán)境自調(diào)控的過程。我們還對(duì)第二組類受體蛋白激酶做了初步的研究,證明了其負(fù)調(diào)控?cái)M南芥根生長(zhǎng)發(fā)育的功能。
[Abstract]:In the process of adapting to terrestrial environment for a long time, the plant evolved root as an important vegetative organ to perform physiological functions such as fixation, absorption of nutrients and water, synthesis and transportation. The stem cell microenvironment in the root tip, including stationary center cells and surrounding stem cells, is important for the normal growth and development of the root. In the process of maintaining the microenvironment of root tip stem cells, the signal communication among different types of cells plays a decisive role in the fate of cells. The synthesis and secretion of root meristem growth factor (RGFs) up-regulated PLT1 and PLT2 in order to maintain the viability of stem cell microenvironment, but the receptor of RGFs remains a mystery. A series of evidences in our laboratory indicate that BAK1 not only regulates the signal transduction of rapesinolide as a co-receptor, but also participates in the root development pathway which is independent of the Brassinolide signal. A total of 161 LRR-RLKs were screened by yeast two-hybrid system and 83 of them were identified as interacting with BAK1. The function of two groups of LRR-RLKs was analyzed by genetic method. The first group of receptor-like protein kinases containing five members, named RGF1 in sensitives-RGIsRGI1 to RGI5, RGIs, were isolated, but showed no obvious phenotype. We constructed a series of double, triple, quadruple and quintuple deletion mutants, which showed more or less defective phenotypes of root development, and five deletion mutants showed severe short root phenotypes with shortened meristem regions. We further constructed a second set of quintuple deletion mutants using completely independent T-DNA insertion mutants. The expression of PLT1 and PLT2 was down-regulated to almost undetectable in the first set of quintuple deletion mutants. The heterotopic expression of PLT2 in the promoter of RGI2 could significantly restore the apical meristematic defect of the quintuple mutant. The quintuple deletion mutant of RGIs was completely insensitive to exogenous sulfonic acid applied to RGF1. In vitro dot blot and pull-down analysis showed that RGF1 could bind to the extracellular domain of RGI1. Exogenous RGF1 could induce the increase of phosphorylation of RGI1 and RGI2 in vivo, which indicated that RGIs could sense and transmit the signal of RGF1. RGF1 could induce the ubiquification and degradation of RGI1, and enhance the phosphorylation of BAK1. These results suggest that RGIs, as a receptor of RGF1, play an indispensable role in the development of root meristem mediated by RGF1-PLT. The second group of receptor-like protein kinases contains three members and is expressed to a certain extent in the root. Overexpression of RLK101 and RLK219 both resulted in shorter primary rooting phenotypes. Triple deletion mutants showed the phenotype of accelerated germination and rapid root growth, and also resulted in a number of arr expression upregulation. In general, the first group of receptor-like protein kinases (RGIs) have been studied in depth. It has been proved that RGIs are involved in the process of microenvironment self-regulation of Arabidopsis thaliana root tip stem cells as RGF1 receptors by comprehensive genetic, physiological, biochemical and cellular methods. We also made a preliminary study on the second group of receptor-like protein kinases, which demonstrated the function of negative regulation of Arabidopsis root growth and development.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q943.2;Q945

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本文編號(hào)：2006361