發(fā)布時間：2020-10-31 14:35

　　 植物在整個生命過程中面臨著各種各樣的生物及非生物脅迫,其固著生長的特性決定了它們只能通過調節(jié)自身的生命活動來應對環(huán)境的變化�？鼓嫘跃褪侵参镌趯Νh(huán)境逐步適應的過程中形成的。根器官作為植物體的重要組成部分,不僅承擔著營養(yǎng)物質的吸收、輸送和貯藏的功能,還能感受內源信號和外界環(huán)境刺激并作出反應,從而使植物可以更好的生存繁衍。尤其在土壤貧瘠或干旱等惡劣環(huán)境中,根的作用更為重要。 脫落酸(abscisic acid, ABA)作為一種重要的植物激素,參與調控植物生長發(fā)育的各個階段,包括種子的休眠及萌發(fā)、幼苗生長、氣孔運動及對環(huán)境脅迫的響應等。高濃度的ABA具有抑制植物主根生長的作用,但其分子機理目前尚不清晰。 據(jù)文獻報道,ABA通過影響乙烯的信號轉導抑制擬南芥主根的生長,但不影響乙烯的生物合成。然而,本論文的結果卻證明：乙烯合成途徑中ACC合酶(ACC synthases, ACSs)的競爭性抑制劑氨基乙氧基乙烯甘氨酸(aminoethoxyvinylglycine, AVG),可以消除ABA對根生長的抑制作用。另外,通過氣相色譜分析的方法直接的證明ABA可以誘導乙烯合成。以上結果暗示ABA可能是通過誘導乙烯的合成抑制根的生長,并且ACC合酶可能是ABA作用的靶點。為了進一步驗證這一猜想,接下來又檢測了ACC合酶T-DNA插入多突變體CS16647(acs1-1acs2-1acs4-1acs5-2acs6-1acs7-1)、CS16649(acs2-1acs4-1acs5-2acs6-1acs7-1acs9-1)和CS16650(acs1-1acs2-1acs4-1acs5-2acs6-1acs7-1acs9-1)對ABA的響應,發(fā)現(xiàn)它們主根的生長都具有ABA不敏感的表型。 ACC合酶是乙烯合成途徑中的關鍵酶和限速酶,一般情況下在植物體內含量很低且蛋白極不穩(wěn)定。qRT-PCR檢測表明轉錄水平可能不是ABA調控ACC合酶的主要原因,ACC合酶轉錄后水平的調控至關重要。據(jù)文獻報道,一型和二型ACC合酶的羧基端含有預測的CDPK磷酸化位點,可能參與其轉錄后水平的調控。已知兩個鈣依賴的蛋白激酶CPK4和CPKll的單突變體及雙突變體的根生長對ABA反應不敏感,并且本論文發(fā)現(xiàn),在ABA的處理下單突變體及雙突變體的乙烯釋放量少于野生型。體外磷酸化實驗證明,CPK4和CPK1l可以磷酸化ACC合酶,并且其磷酸化活性受ABA誘導。之后利用定點突變的方法,找到ACS6的四個可能的CDPK磷酸化位點。這些磷酸化位點的突變并不影響該酶的活性,而是影響了蛋白的穩(wěn)定性。 為了進一步研究CDPK磷酸化位點的生理功能,我們構建了過表達ACS6WT, ACS6AAAA及ACS6DDDD的轉基因植株。研究發(fā)現(xiàn),體外模擬CDPK磷酸化狀態(tài)的ACS6DDDD轉基因植株釋放出更多的乙烯,并且主根生長及種子萌發(fā)變綠都對ABA反應不敏感,這些表型可能是由于乙烯過量合成引起的。 綜上所述,ABA通過蛋白激酶CPK4及CPK1l調控ACSs蛋白的穩(wěn)定性,影響乙烯的合成,進而調控根的生長。這一研究,有助于進一步了解ABA調控根生長的分子機理,同時對研究ABA和乙烯兩大植物激素之間的相互作用也具有重要意義。
【學位單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：Q945
【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
目錄
第一章 文獻綜述
    1.1 ABA的研究進展
        1.1.1 ABA信號轉導途徑
        1.1.2 ABA與根生長
        1.1.3 ABA與其它植物激素的相互作用
    1.2 乙烯的研究進展
        1.2.1 乙烯的生物合成及調節(jié)機制
        1.2.2 乙烯的信號轉導途徑
        1.2.3 乙烯與根生長
        1.2.4 乙烯與其他植物激素的相互作用
2+依賴的蛋白激酶CDPKs基因的研究進展'>    1.3 Ca²⁺依賴的蛋白激酶CDPKs基因的研究進展
        1.3.1 CDPKs基因家族概述
        1.3.2 CDPKs基因的功能及蛋白激酶活性的調節(jié)
        1.3.3 CDPKs基因與ABA信號轉導
        1.3.4 CDPKs基因與根生長
    1.4 本研究的目的和意義
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 植物培養(yǎng)材料
        2.1.3 菌株及載體
        2.1.4 酶及試劑
        2.1.5 實驗主要儀器
    2.2 常用培養(yǎng)基和溶液的配制
        2.2.1 常用溶液的配制
        2.2.2 培養(yǎng)基配制
    2.3 實驗方法
        2.3.1 突變體篩選和遺傳學分析
        2.3.2 生理生化實驗方法
        2.3.3 分子生物學類實驗方法
第三章 實驗結果與分析
    3.1 ABA不敏感突變體的篩選及圖位克隆
    3.2 乙烯合成和信號轉導的抑制劑均可削弱ABA對根生長的抑制作用
    3.3 ABA誘導擬南芥幼苗的乙烯合成
    3.4 ABA通過ACC合酶影響乙烯合成從而調控主根生長
    3.5 ABA對ACC合酶轉錄水平的影響
    3.6 蛋白激酶CPK4和CPK11參與ABA誘導乙烯合成的過程
    3.7 ABA誘導蛋白激酶CPK4和CPK11對ACC合酶的磷酸化
    3.8 PP2C蛋白磷酸酶ABI1和ABI2不影響CDPKs對ACSs的磷酸化
    3.9 ACS6的CDPKs磷酸化不影響其ACS酶活性
    3.10 ACS6的CDPK和MAPK識別位點的磷酸化狀態(tài)決定蛋白的穩(wěn)定性
DDDD轉基因植株乙烯釋放量增多'>    3.11 體外模擬CDPK磷酸化狀態(tài)的ACS6^DDDD轉基因植株乙烯釋放量增多
    3.12 ACS6各轉基因植株的表型分析
第四章 討論分析與未來展望
    4.1 實驗分析與討論
        4.1.1 根生長對ABA不敏感突變體的篩選
        4.1.2 ABA信號途徑與乙烯信號途徑之間相互關系的重新定位
        4.1.3 參與調控乙烯合成的CDPKs的鑒定
        4.1.4 擬南芥三種類型ACC合酶的轉錄后水平的調控之間存在不同
        4.1.5 尋找參與調控ACC合酶CDPK磷酸化過程的蛋白磷酸酶
        4.1.6 實驗結論
    4.2 未來展望
參考文獻
致謝
作者簡歷

【相似文獻】

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1 駱興菊;植物激素脫落酸通過誘導乙烯的生物合成抑制擬南芥主根生長[D];中國農業(yè)大學;2014年

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1 雷云雪;一個擬南芥Wali7結構域蛋白ASR的表達分析和功能鑒定[D];山東農業(yè)大學;2013年

本文編號：2864078