本文關(guān)鍵詞：擬南芥MAX2蛋白介導(dǎo)ABA信號及抗旱反應(yīng)的分子機制

  更多相關(guān)文章： 獨腳金內(nèi)酯 MAX2 脫落酸 干旱 滲透脅迫

【摘要】：MAX2(More AXillary growth 2)是植物激素-獨腳金內(nèi)酯(Strigolacton)和karrikin信號途徑的重要組分,分別在這兩種途徑的信號傳導(dǎo)過程中發(fā)揮作用。其功能在擬南芥、水稻、矮牽牛中都被報道,除了影響?yīng)毮_金內(nèi)酯調(diào)控的植物分蘗表型外,MAX2還影響著植物的光形態(tài)建成、衰老等生長發(fā)育的多個方面,但其在植物對非生物脅迫反應(yīng)中的功能還未見報道。脫落酸(ABA)是一種重要的植物激素,調(diào)節(jié)著植物的生長、發(fā)育、防御等過程,尤其在植物對外界非生物脅迫(低溫冷害,干旱,鹽害)的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。我們的研究發(fā)現(xiàn),MAX2在苗期正調(diào)控植物的抗旱反應(yīng)。表現(xiàn)為max2突變體對干旱環(huán)境超敏感,失水速率明顯高于野生型;max2突變體對ABA及干旱誘導(dǎo)的氣孔閉合不敏感;透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),max2突變體的蠟質(zhì)層與野生型相比更薄;熒光定量PCR結(jié)果顯示,max2突變體中受脅迫誘導(dǎo)的基因RD29A,RD29B,COR47,RAB18,KIN1的表達降低,ABA合成、代謝、運輸和信號傳導(dǎo)相關(guān)基因,包括NCED3,CYP707A3,ABCG22,HAB1,ABI1,ABI2的表達也發(fā)生失常。與此同時,MAX2負調(diào)控植物在萌發(fā)及萌發(fā)后的早期生長階段對ABA的反應(yīng)。表現(xiàn)為max2突變體在種子萌發(fā)、萌發(fā)后的子葉生長、根的伸長等方面對ABA超敏感。熒光定量PCR結(jié)果顯示,種子萌發(fā)階段,max2中受ABA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子ABI3、ABI5以及它們的靶基因At EM1的表達水平升高;苗期ABA處理能夠降低MAX2基因的表達。雙突變體分析證明,在ABA反應(yīng)途徑中,MAX2基因可能作用于ABI3和ABI5的上游。另外,種子萌發(fā)階段max2對滲透脅迫超敏感。這些結(jié)果都說明MAX2蛋白除了參與獨腳金內(nèi)酯信號途徑的傳導(dǎo),還特異的在植物逆境脅迫反應(yīng)中起重要作用。進一步研究發(fā)現(xiàn),獨角金內(nèi)酯途徑的其他成員MAX1,MAX3及MAX4不參與ABA及干旱反應(yīng)途徑。種子萌發(fā)階段,max1,max3,max4突變體對干旱,ABA及滲透脅迫不敏感,表現(xiàn)出與野生型相似的表型。綜上所述,我們的研究創(chuàng)新性地揭示了擬南芥MAX2蛋白在除了SL,Karrinkin,GA,Auxin之外,介導(dǎo)ABA信號及干旱反應(yīng)的特性,研究結(jié)果為MAX2蛋白功能的研究提供了一定的知識積累和新的研究視角,在植物抗旱改良方面具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：獨腳金內(nèi)酯 MAX2 脫落酸 干旱 滲透脅迫
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q945.78
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• 英文摘要12-14
• 第一章 緒論14-42
• 第一節(jié) 獨腳金內(nèi)酯概述14-27
• 一、獨腳金內(nèi)酯的發(fā)現(xiàn)14
• 二、獨腳金內(nèi)酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物合成14-16
• 三、獨腳金內(nèi)酯的生物學(xué)功能16-23
• （一）誘導(dǎo)寄生性雜草的種子萌發(fā)16-17
• （二）促進植物與叢枝菌根真菌共生17
• （三）適應(yīng)陸地生長應(yīng)對惡劣環(huán)境17-18
• （四）抑制植物的地上分枝18-19
• （五）調(diào)控根的生長19-20
• （六）獨腳金內(nèi)酯對匍匐莖塊莖的影響20-21
• （七）調(diào)控葉片的衰老21-22
• （八）SLs誘導(dǎo)的種子萌發(fā)與光信號調(diào)節(jié)22-23
• 四、獨腳金內(nèi)酯途徑相關(guān)基因的研究進展23-27
• （一）獨腳金內(nèi)酯合成途徑相關(guān)基因的研究進展23-25
• 1. D2723-24
• 2. MAX3/D17/HTD1/DAD3/RMS524
• 3. MAX4/D10/DAD1/RMS124
• 4. MAX124-25
• （二）獨腳金內(nèi)酯信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)基因的研究進展25-27
• 1. MAX2/D3/RMS4/PhMAX2A25
• 2. AtD14/D14/D88/HTD2/DAD225-26
• 3. D53/SMAX126-27
• 第二節(jié) MAX2 (More AXillary growth 2 )蛋白的研究進展27-34
• 一、MAX2 的蛋白結(jié)構(gòu)27
• 二、MAX2 蛋白生物學(xué)功能的研究進展27-30
• （一）控制植物分枝27-28
• （二）促進叢枝菌根真菌分枝28
• （三）通過調(diào)控多種激素信號影響光形態(tài)發(fā)生28-29
• （四）調(diào)控葉片的衰老29-30
• （五）控制種子的萌發(fā)及苗的早期發(fā)育30
• 三、Karrikin途徑中的MAX2 與KAI230-33
• 四、SL途徑中的D53 與SMAX133-34
• 第三節(jié) F-box蛋白參與激素信號傳導(dǎo)的研究34-36
• 一、F-box蛋白與乙烯的信號傳導(dǎo)34
• 二、F-box蛋白與赤霉素(GA)的信號傳導(dǎo)34-35
• 三、F-box蛋白與生長素的信號傳導(dǎo)35
• 四、F-box蛋白與茉莉酸(JA)的信號傳導(dǎo)35-36
• 第四節(jié) 脫落酸概述36-39
• 一、脫落酸的信號識別方式36-37
• 二、脫落酸信號傳導(dǎo)途徑的轉(zhuǎn)錄因子37-39
• （一）b-ZIP類轉(zhuǎn)錄因子37
• （二）AP2 類轉(zhuǎn)錄因子37
• （三）MYC和MYB類轉(zhuǎn)錄因子37-38
• （四）Ring Finger類轉(zhuǎn)錄因子38
• （五）其他類轉(zhuǎn)錄因子38-39
• （六）F-box蛋白參與ABA信號的研究進展39
• 第五節(jié) 本研究的目的與意義39-42
• 第二章 材料與方法42-58
• 第一節(jié) 試驗材料42-48
• 一、植物材料42
• 二、菌株與載體42
• 三、試驗儀器42-43
• 四、試驗用分子生物學(xué)試劑43
• 五、試驗用培養(yǎng)基的配制43-44
• 六、試驗用抗生素的配制44
• 七、試驗用溶液的配制44-48
• 第二節(jié) 試驗方法48-58
• 一、植物材料的培養(yǎng)48
• 二、載體的構(gòu)建48-49
• （一）35Spro:MAX2 過量表達載體的構(gòu)建48-49
• （二）酵母雙雜載體的構(gòu)建49
• 三、擬南芥的轉(zhuǎn)化49-50
• 四、雙突變體的構(gòu)建50
• 五、植物總RNA的提取和熒光定量PCR分析50-52
• （一）總RNA的提取50-51
• （二）擬南芥種子RNA提取51
• （三）反轉(zhuǎn)錄合成cDNA51-52
• （四）熒光定量PCR52
• 六、酵母雙雜交試驗52-54
• （一）酵母感受態(tài)的制備52-53
• （二）酵母的轉(zhuǎn)化53-54
• 七、植物的萌發(fā)及生長表型觀測54
• （一）種子萌發(fā)及子葉變綠比率的測定54
• （二）根的抑制生長試驗54
• 八、植物對干旱反應(yīng)的表型觀測54-55
• （一）植物失水率的測定54-55
• （二）植物葉片氣孔大小的測量55
• 九、表皮蠟質(zhì)層的表型觀察55-56
• （一）葉綠素浸提速率的測定55
• （二）TEM(透射電子顯微鏡)觀測55-56
• 十、ABA含量的測定56-58
• 第三章 結(jié)果與分析58-86
• 第一節(jié) MAX2 正向調(diào)控植物對干旱信號的反應(yīng)58-66
• 一、max2 突變體對干旱環(huán)境超敏感58-59
• 二、max2 突變體失水速率明顯高于野生型59
• 三、max2 突變體對ABA及干旱誘導(dǎo)的氣孔閉合不敏感59-60
• 四、max2 突變體的蠟質(zhì)層厚度與野生型相比更薄60-62
• 五、max2 突變體中受脅迫誘導(dǎo)的基因表達降低62-63
• 六、max2 突變體中ABA合成，代謝，運輸和信號傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達降低63-65
• 七、MAX2 基因的過量表達不能增加植物的抗旱能力65-66
• 第二節(jié) MAX2 負向調(diào)控ABA介導(dǎo)的種子萌發(fā)、苗的早期發(fā)育及滲透脅迫反應(yīng)66-74
• 一、max2 突變體在種子萌發(fā)及子葉變綠過程中對ABA超敏感66-68
• 二、MAX2 與其它ABA信號途徑已知突變體的遺傳分析68-70
• 三、種子萌發(fā)過程中max2 突變體中受ABA調(diào)控的基因表達水平升高70-71
• 四、種子吸水萌發(fā)階段及苗期ABA處理降低MAX2 基因的表達71-72
• 五、種子萌發(fā)階段max2 對滲透脅迫超敏感72-74
• 第三節(jié) 獨角金內(nèi)酯合成途徑的成員不參與ABA及干旱反應(yīng)途徑74-76
• 第四節(jié) 與MAX2 相關(guān)的SL，，Karrikin途徑的主要成員在ABA信號途徑中的功能分析76-82
• 一、KAI2 對ABA及滲透脅迫超敏感76-78
• 二、KAI2 與ABA信號已知突變體的遺傳分析78-80
• 三、MAX2 與SL，Karrikin，ABA途徑已知的主要成員在ABA誘導(dǎo)下無直接互作關(guān)系80-82
• 第五節(jié) 討論82-86
• 一、揭示MAX2 的新功能，在ABA及干旱信號途徑中調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育82
• 二、植物對 ABA 的敏感性與耐旱性并不一定相關(guān)82-83
• 三、MAX2 以不依賴獨腳金內(nèi)酯途徑的方式參與ABA及干旱反應(yīng)途徑83-84
• 四、MAX2 可能在植物不同的發(fā)育階段與不同的蛋白互作從而參與多個生物學(xué)過程84-86
• 第四章 結(jié)論與展望86-88
• 第一節(jié) 結(jié)論86-87
• 一、MAX2 正向調(diào)節(jié)植物的抗旱反應(yīng)86
• 二、MAX2 負向調(diào)節(jié)ABA介導(dǎo)的種子萌發(fā)、苗的早期發(fā)育及滲透脅迫反應(yīng)86-87
• 三、MAX2 以不依賴 SL 的方式影響 ABA 及干旱反應(yīng)途徑87
• 第二節(jié)研究展望87-88
• 作者簡介88-90
• 發(fā)表文章目錄90-92
• 致謝92-94
• 參考文獻94-114
• 附件114-119

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳峰;林紅珍;周起先;李華東;徐建第;姜明松;張士永;朱文銀;;水稻矮稈基因的研究進展[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年09期

2 林澤川;曹立勇;;水稻株型相關(guān)基因的定位與克隆研究進展[J];中國稻米;2014年01期

3 韓鋒溪;胡景江;;低聚殼聚糖誘導(dǎo)的毛白楊抗病反應(yīng)與ABA信號通路的關(guān)系[J];西北植物學(xué)報;2014年02期

4 王慧;歐承剛;莊飛云;;類胡蘿卜素合成途徑中八氫番茄紅素合成酶基因研究進展[J];分子植物育種;2014年02期

5 曾曉芳;廖宣峰;趙德剛;;貴州黑糯稻半矮稈突變體bgsd-2的鑒選及性狀表現(xiàn)[J];貴州農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年05期

6 王閔霞;彭鵬;龍海馨;王平;白玉路;李學(xué)勇;;獨腳金內(nèi)酯途徑相關(guān)基因的研究進展[J];分子植物育種;2014年03期

7 楊賢松;;銀杏葉片生長和衰老過程中葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化[J];電子顯微學(xué)報;2014年04期

8 陳小玲;王威;張瑤;吳雪娥;陳清西;;不同補光時長對貯運暗脅迫下人參榕葉片生長和細胞膜的影響[J];北方園藝;2014年22期

9 陳小玲;王威;吳雪娥;張瑤;陳清西;;補光對出口模擬貯運人參榕葉片生長和光合作用的影響[J];西北植物學(xué)報;2015年01期

10 彭丹丹;邢家寶;胡慧;呂文愷;邵麗明;張陳玲;杜斌;邱先進;徐建龍;邢丹英;楊隆維;;水稻株高性狀遺傳研究進展[J];長江大學(xué)學(xué)報(自科版);2015年09期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張婷;長雄野生稻地下莖及耐冷性狀功能基因組學(xué)及比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析[D];武漢大學(xué);2013年

2 鄧蘊彥;藍光誘導(dǎo)海帶幼孢子體轉(zhuǎn)錄譜變化的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2013年

3 魏鑫;基于核苷酸多態(tài)性的亞洲栽培稻起源進化研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

4 游均;水稻抗逆轉(zhuǎn)錄因子SNAC1靶基因的分離和功能分析[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 都浩;水稻中激素和肌醇磷酸代謝相關(guān)基因的抗逆功能研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 魏清江;柑橘耐鹽性分析和氯離子轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

7 董淑琦;不同基因型冬小麥刺激根寄生雜草列當種子萌發(fā)的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

8 李之勇;植物抗逆基因GmCBL1，GmPK12和AtBSK5的分離與功能分析[D];華中科技大學(xué);2013年

9 曹剛;不同LED光質(zhì)對黃瓜和結(jié)球甘藍苗期生長、光合特性及內(nèi)源激素的影響[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 許恒皓;擬南芥AtRRE1基因調(diào)控根發(fā)育研究[D];武漢大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳剛;一個水稻矮稈少蘗基因DLT2（t）的遺傳分析及精細定位[D];揚州大學(xué);2010年

2 郝華玲;PIF4在6-BA誘導(dǎo)的擬南芥幼苗花青素及葉綠素含量變化中的重要作用[D];蘭州大學(xué);2013年

3 苗潤隆;水稻早衰突變體esl3的鑒定與基因定位[D];西南大學(xué);2013年

4 畢晶磊;莖瘤芥PHYA和PKS1的全長cDNA克隆及其與莖膨大關(guān)系的初步研究[D];西南大學(xué);2013年

5 鄭雙雙;陸地棉色素腺體H_2O_2細胞化學(xué)定位[D];西北大學(xué);2013年

6 駱衛(wèi)峰;一個水稻隱性矮稈突變體的遺傳分析和基因精細定位[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 張春雷;擬南芥TCP15、TCP22基因功能的研究[D];蘭州大學(xué);2012年

8 陳韋韋;水稻小粒矮桿突變體sgdl（t）的表型分析及基因精細定位[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

9 黃榮;獨角金內(nèi)酯參與氮、磷營養(yǎng)調(diào)控水稻根系生長的作用機制研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

10 董少玲;TD70/KasalathRIL群體遺傳圖譜構(gòu)建和重要農(nóng)藝性狀的QTL定位[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：746474