發(fā)布時間：2017-04-20 16:18

  本文關(guān)鍵詞：ABA信號轉(zhuǎn)導關(guān)鍵調(diào)節(jié)子SOAR1調(diào)控擬南芥發(fā)育與抗逆反應，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：植物激素脫落酸(ABA)參與調(diào)控植物生長發(fā)育各個階段,并在植物對多種脅迫的抗逆反應中起著重要作用。PPR基因家族是擬南芥最大的基因家族之一,PPR蛋白在調(diào)控植物生長發(fā)育與響應逆境脅迫過程中發(fā)揮重要作用。然而目前還沒有發(fā)現(xiàn)定位在細胞核或細胞質(zhì)的PPR蛋白參與植物ABA信號轉(zhuǎn)導或抗逆反應。本論文發(fā)現(xiàn)一個在細胞質(zhì)-細胞核雙定位的PPR蛋白SOAR1。采用遺傳學手段在擬南芥中篩選到一個顯性的ABAR過表達抑制子soar1-1D,進而克隆擬南芥SOAR1基因。通過一系列ABA抑制種子萌發(fā)和幼苗生長表型實驗發(fā)現(xiàn),SOAR1表達調(diào)低突變體對ABA顯著敏感;而SOAR1過表達株系則幾乎完全阻斷植物對ABA信號的響應,即改變SOAR1的基因表達可以大幅度調(diào)控擬南芥對ABA的耐受性。SOAR1表達變化影響了一系列下游關(guān)鍵的細胞核編碼ABA響應基因的表達。結(jié)果表明SOAR1是ABA信號轉(zhuǎn)導的關(guān)鍵調(diào)節(jié)子。進而提出利用SOAR1轉(zhuǎn)基因植物,將ABA作為選擇性除草劑的環(huán)保除草建議方案。繼而,本論文研究發(fā)現(xiàn)SOAR1調(diào)控植物生長發(fā)育過程。SOAR1表達調(diào)低突變體表現(xiàn)為種子萌發(fā)緩慢,幼苗下胚軸伸長,成花轉(zhuǎn)換提前等;而SOAR1過表達株系則表現(xiàn)為種子萌發(fā)加速,幼苗下胚軸縮短,成花轉(zhuǎn)換延遲等。進一步,本論文研究發(fā)現(xiàn)SOAR1調(diào)控植物對多種非生物脅迫的抗逆反應。結(jié)果表明,SOAR1表達調(diào)低突變體對鹽、干旱、低溫及滲透等逆境脅迫的抗逆性顯著降低,存活率顯著下降;而SOAR1過表達可獲得抗逆性顯著提高的轉(zhuǎn)基因植株,在鹽、干旱、低溫及滲透等逆境脅迫下的存活率顯著提高,甚至在接近海水中NaCl含量的培養(yǎng)基上仍可萌發(fā)。表明SOAR1在調(diào)控植物抗逆反應中發(fā)揮重要作用。遺傳分析表明SOAR1作用于ABAR下游,且位于響應ABA的細胞核bZIP轉(zhuǎn)錄因子ABI5上游。SOAR1負調(diào)節(jié)ABI5表達量;采用RNA免疫共沉淀技術(shù)(RIP)檢測到SOAR1在體內(nèi)結(jié)合ABI5 mRNA。這些結(jié)果表明在CHLH/ABAR介導的ABA信號通路中,SOAR1可通過結(jié)合靶標RNA(如ABI5)以影響其表達量,從而影響整個ABA信號網(wǎng)絡。本論文揭示了SOAR1蛋白在植物ABA信號轉(zhuǎn)導、生長發(fā)育與抗逆境脅迫反應方面表現(xiàn)出的關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用,為深入研究植物PPR蛋白的作用機制以及ABA信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡提供重要信息,具有重要的科學意義與應用價值。
【關(guān)鍵詞】：脫落酸(ABA) SOAR1 信號轉(zhuǎn)導 發(fā)育 抗逆性
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 主要符號對照表10-12
• 第1章 前言12-24
• 1.1 脫落酸（ABA）信號轉(zhuǎn)導通路研究進展12-15
• 1.1.1 ABA受體研究進展12-13
• 1.1.2 ABA對基因表達的調(diào)控13-15
• 1.2 ABA參與調(diào)控植物生長發(fā)育15-16
• 1.3 ABA參與調(diào)控植物抗逆反應16-18
• 1.4 PPR蛋白研究進展18-22
• 1.4.1 PPR蛋白結(jié)構(gòu)特征18-19
• 1.4.2 PPR蛋白對植物生長發(fā)育的調(diào)控及其作用機制19-20
• 1.4.3 PPR蛋白參與調(diào)控ABA信號轉(zhuǎn)導與抗逆反應20-22
• 1.5 研究目的及意義22-24
• 第2章 實驗材料與方法24-55
• 2.1 實驗材料24-32
• 2.1.1 植物材料24
• 2.1.2 菌株和載體24
• 2.1.3 主要實驗儀器24-25
• 2.1.4 主要化學試劑25-26
• 2.1.5 常用抗生素26-27
• 2.1.6 常用培養(yǎng)基27-28
• 2.1.7 常用溶液28-32
• 2.2 實驗方法32-47
• 2.2.1 載體構(gòu)建32-35
• 2.2.2 常用蛋白質(zhì)檢測技術(shù)35-36
• 2.2.3 擬南芥葉片基因組DNA快速提取36-37
• 2.2.4 擬南芥T-DNA插入突變體鑒定與插入位點分析37
• 2.2.5 擬南芥轉(zhuǎn)基因植株獲得37-39
• 2.2.6 植物RNA提取、純化與反轉(zhuǎn)錄39-41
• 2.2.7 實時熒光定量PCR（Real-Time PCR）41
• 2.2.8 擬南芥RNA免疫共沉淀（ RIP）41-42
• 2.2.9 植物Qg源ABA含量測定42-43
• 2.2.10 擬南芥的培養(yǎng)43
• 2.2.11 萌發(fā)實驗43
• 2.2.12 幼苗生長實驗43
• 2.2.13 ABA影響的氣孔運動實驗43-44
• 2.2.14 離體葉片失水實驗44
• 2.2.15 干旱實驗44
• 2.2.16 Na Cl澆灌幼苗實驗44
• 2.2.17 高濃度Na Cl耐受性檢測44
• 2.2.18 凍害處理實驗44-45
• 2.2.19 相關(guān)植物生理學類實驗方法45-46
• 2.2.20 逆境基因誘導表達實驗46
• 2.2.21 GUS組織化學染色46
• 2.2.22 亞細胞定位檢測46
• 2.2.23 早花指標檢測46-47
• 2.2.24 擬南芥原生質(zhì)體制備47
• 2.3 實驗中用到的引物47-55
• 2.3.1 T-DNA插入突變體鑒定引物47-48
• 2.3.2 構(gòu)建SOAR1過表達載體引物48
• 2.3.3 SOAR1啟動子克隆引物48-49
• 2.3.4 RNA免疫共沉淀（ RIP）檢測引物49-50
• 2.3.5 半定量PCR引物50
• 2.3.6 實時熒光定量PCR實驗引物50-55
• 第3章 SOAR1蛋白序列分析與亞細胞定位55-65
• 3.1 SOAR1基因克隆55-56
• 3.2 SOAR1蛋白結(jié)構(gòu)特征與序列分析56-59
• 3.2.1 SOAR1蛋白結(jié)構(gòu)特征56-57
• 3.2.2 擬南芥SOAR1與其他植物中同源蛋白序列的比對57-59
• 3.3 SOAR1相關(guān)遺傳材料準備59-62
• 3.3.1 SOAR1 T-DNA插入突變體的鑒定與分析59-61
• 3.3.2 SOAR1過表達轉(zhuǎn)基因植株篩選與分析61
• 3.3.3 不同基因型材料中SOAR1表達檢測61-62
• 3.3.4 突變體soar1-2 和soar1-3 轉(zhuǎn)基因恢復系植株的篩選62
• 3.4 SOAR1蛋白在細胞質(zhì) -細胞核雙定位62-64
• 3.5 小結(jié)64-65
• 第4章 SOAR1是ABA信號轉(zhuǎn)導的關(guān)鍵調(diào)節(jié)子65-81
• 4.1 SOAR1調(diào)控種子萌發(fā)對ABA的響應65-66
• 4.2 SOAR1調(diào)控幼苗生長對ABA的響應66-70
• 4.3 利用SOAR1過表達植物對ABA的高耐受性進行除草的可行性70-74
• 4.3.1 在種子萌發(fā)期ABA除草濃度的選擇區(qū)間71-72
• 4.3.2 在幼苗早期生長期ABA除草濃度的選擇區(qū)間72-74
• 4.4 SOAR1表達變化影響ABA信號轉(zhuǎn)導調(diào)節(jié)基因表達74-77
• 4.5 SOAR1對擬南芥種子中Qg源ABA含量的影響77-80
• 4.6 小結(jié)80-81
• 第5章 SOAR1調(diào)控植物生長發(fā)育81-91
• 5.1 SOAR1表達模式分析81-83
• 5.2 SOAR1調(diào)控種子萌發(fā)速率83-84
• 5.3 SOAR1調(diào)控幼苗下胚軸生長84-86
• 5.4 SOAR1調(diào)控成花轉(zhuǎn)換86-90
• 5.5 小結(jié)90-91
• 第6章 SOAR1調(diào)控植物對非生物脅迫的抗逆反應91-106
• 6.1 SOAR1調(diào)控植物對干旱脅迫的耐受性91-93
• 6.2 SOAR1影響植物對滲透脅迫與鹽脅迫的耐受性93-98
• 6.2.1 SOAR1影響種子萌發(fā)對滲透脅迫與鹽脅迫的響應93-94
• 6.2.2 SOAR1影響幼苗生長對鹽脅迫耐受性94-96
• 6.2.3 SOAR1過表達植物種子萌發(fā)對高濃度Na Cl處理的耐受極限96-97
• 6.2.4 SOAR1調(diào)控成熟植株對鹽脅迫的耐受性97-98
• 6.3 SOAR1調(diào)控植物對低溫脅迫的響應98-100
• 6.4 SOAR1表達變化影響鹽、滲透與冷脅迫響應基因表達100-105
• 6.5 小結(jié)105-106
• 第7章 SOAR1的RNA結(jié)合功能分析106-111
• 7.1 SOAR1潛在RNA結(jié)合位點預測106-107
• 7.2 SOAR1在體內(nèi)結(jié)合ABI5 m RNA107-109
• 7.3 SOAR1在遺傳學上作用于ABAR下游而作用于ABI5上游109-110
• 7.4 小結(jié)110-111
• 第8章 討論與展望111-118
• 8.1 SOAR1是ABA信號轉(zhuǎn)導核心樞紐111-112
• 8.2 ABA作為SOAR1過表達轉(zhuǎn)基因植物選擇性除草劑的建議方案112-113
• 8.3 SOAR1調(diào)控植物生長發(fā)育與成花轉(zhuǎn)換的機制分析113-115
• 8.4 SOAR1調(diào)控植物對多種非生物脅迫耐受性的機制分析115-116
• 8.5 展望116-118
• 參考文獻118-132
• 致謝132-134
• 附錄A SOAR1基因序列134-136
• 附錄B SOAR1啟動子區(qū)預測序列136-138
• 附錄C SOAR1蛋白結(jié)構(gòu)預測模型138-140
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果140-141

  本文關(guān)鍵詞：ABA信號轉(zhuǎn)導關(guān)鍵調(diào)節(jié)子SOAR1調(diào)控擬南芥發(fā)育與抗逆反應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319062