本文選題：干旱脅迫 + MAPK級(jí)聯(lián)途徑　； 參考：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：由于植物固著生活,因此在它們的一生中需要忍受各種環(huán)境脅迫所帶來(lái)的傷害,例如干旱、高鹽、極端溫度等。在所有這些脅迫中,干旱脅迫對(duì)植物的傷害最大,嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育及地理分布,已成為當(dāng)前限制作物生產(chǎn)的最主要因素。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化,植物本身已經(jīng)擁有了敏感且精細(xì)復(fù)雜的機(jī)制來(lái)應(yīng)答干旱脅迫。完整的干旱響應(yīng)途徑組分包括干旱感受器、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及干旱響應(yīng)蛋白或代謝物的合成,最幫助植物體抵御外界干旱脅迫條件。到目前為止,研究人員已經(jīng)在擬南芥體內(nèi)鑒定出兩條干旱脅迫響應(yīng)途徑,包括ABA依賴(lài)的響應(yīng)途徑和ABA不依賴(lài)的響應(yīng)途徑。但是在現(xiàn)階段,有關(guān)植物干旱脅迫響應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制的探索還是片段化的,尤其是上游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)組分鮮有報(bào)道。促絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級(jí)聯(lián)途徑是一類(lèi)在真核生物中廣泛存在的重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)典的MAPK級(jí)聯(lián)途徑包括三個(gè)必須的激酶組分:MAPKKK、MAPKK和MAPK,通過(guò)順序磷酸化而發(fā)揮功能。擬南芥全基因組測(cè)序結(jié)果顯示,擬南芥中約有80個(gè)MAPKKK、10個(gè)MAPKK和20個(gè)MAPK,所有這些成員交叉組合在一起為擬南芥體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)提供廣泛且精細(xì)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。在植物體內(nèi),MAPK級(jí)聯(lián)途徑在多種生物學(xué)過(guò)程中都發(fā)揮著重要作用,包括細(xì)胞分裂、激素響應(yīng)、體內(nèi)活性氧平衡調(diào)節(jié)、植物發(fā)育、衰老以及多種生物和非生物脅迫響應(yīng)過(guò)程。本研究探索了擬南芥MAPKKK18基因及其介導(dǎo)的MAPK級(jí)聯(lián)途徑在干旱脅迫響應(yīng)過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)作用,主要結(jié)果如下:(1)MAPKKK18是擬南芥MEKK家族成員之一,MAPKKK18的T-DNA插入突變體對(duì)干旱脅迫超敏感,超表達(dá)轉(zhuǎn)基因株系具有更強(qiáng)的干旱脅迫耐受力。(2)葉片失水率檢測(cè)發(fā)現(xiàn),mapkkk18突變體的失水率要高于野生型而超表達(dá)株系的失水率低于野生型。對(duì)影響葉片水分蒸發(fā)或者失水率的兩個(gè)主要因素葉片氣孔密度和氣孔開(kāi)度分析發(fā)現(xiàn),野生型、突變體和超表達(dá)株系蓮座葉的氣孔密度并沒(méi)有明顯的差別;在正常條件下,野生型、突變體和超表達(dá)株系蓮座葉的氣孔開(kāi)度也沒(méi)有差異,但是ABA處理?xiàng)l件下超表達(dá)株系的氣孔開(kāi)度要明顯小于野生型,而突變體的氣孔開(kāi)度要大于野生型。表明MAPKKK18通過(guò)控制氣孔開(kāi)度來(lái)影響葉片失水率。(3)qRT-PCR和GUS染色分析表明,MAPKKK18在轉(zhuǎn)錄水平可以明顯被滲透脅迫和ABA誘導(dǎo)上調(diào),這與MAPKKK18參與干旱脅迫響應(yīng)一致。但是在aba2和pyr1pyl1pyl2pyl4 ABA受體四突變體中MAPKKK18卻幾乎不受滲透脅迫誘導(dǎo),并且在abi1、abi2、abi4和abi5突變體中被誘導(dǎo)的倍數(shù)也要明顯低于野生型。這表明MAPKKK18的滲透脅迫誘導(dǎo)表達(dá)是植物內(nèi)源ABA和ABA信號(hào)途徑依賴(lài)的。另外,組織表達(dá)模式分析表明MAPKKK18在擬南芥根和花序中的表達(dá)量明顯高于其他組織。(4)為鑒定MAPKKK18下游的靶蛋白,我們利用酵母雙雜交進(jìn)行了MAPKKK18與所有10個(gè)MAPKK蛋白的互作分析,結(jié)果表明只有MAPKK3可以與MAPKKK18在酵母體內(nèi)發(fā)生互作。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)二者也可以在體內(nèi)發(fā)生互作。同時(shí)蛋白激酶活性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)MAPKKK18可以將MAPKK3磷酸化。表明MAPKKK18通過(guò)與MAPKK3在體內(nèi)發(fā)生互作并將其磷酸化參與調(diào)控?cái)M南芥干旱脅迫響應(yīng)過(guò)程。(5)qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn),MAPKK3和MAPKKK18具有相似的組織表達(dá)模式。但是MAPKK3在轉(zhuǎn)錄水平上并不受ABA、甘露醇和PEG的誘導(dǎo)上調(diào)。對(duì)mapkk3突變體的抗旱性分析顯示,干旱處理后mapkk3突變體的存活率要明顯低于野生型,葉片失水率高于野生型,表明MAPKK3是擬南芥干旱脅迫響應(yīng)的正調(diào)因子。(6)為鑒定MAPKK3下游的靶蛋白,利用酵母雙雜交分析了MAPKK3與所有20個(gè)MAPK的蛋白互作情況,結(jié)果表明MAPKK3在酵母體內(nèi)可以和MAPK1、MAPK2、MAPK7、MAPK13和MAPK14五個(gè)MAPK發(fā)生互作。因此,我們尋找到了一條參與擬南芥干旱脅迫響應(yīng)的MAPK級(jí)聯(lián)途徑,包括MAPKKK18、MAPKK3以及MAPK1/2/7/13/14。(7)在abi4與abi5突變體中,PEG處理后MAPKKK18的誘導(dǎo)表達(dá)量明顯低于野生型,表明ABI4和ABI5可能是MAPKKK18上游的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。利用煙草葉片瞬時(shí)轉(zhuǎn)化分析以及染色質(zhì)免疫共沉淀分析發(fā)現(xiàn),ABI4和ABI5可以直接結(jié)合MAPKKK18的啟動(dòng)子區(qū)從而作為其上游的轉(zhuǎn)錄激活因子發(fā)揮功能。
[Abstract]:In this study , there are 80 MAPKKK , 10 MAGs and 20 MAPK pathways in Arabidopsis thaliana . ( 3 ) The expression of MAPKK3 was significantly lower than that of wild type .
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q945.78;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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2 Michael Baum;Stefania Grando;Salvatore Ceccarelli;;Evaluation of Chlorophyll Content and Fluorescence Parameters as Indicators of Drought Tolerance in Barley[J];Agricultural Sciences in China;2006年10期

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本文編號(hào)：2020606