【摘要】：番茄(Solanum lycopersicum)是全球最重要的蔬菜之一,在我國蔬菜產(chǎn)業(yè)中同樣重要。在基礎研究方面,番茄和擬南芥均是重要的模式植物。利用番茄和擬南芥研究植物開花以及根的發(fā)育調(diào)控機制能幫助我們深入認識植物的發(fā)育,同時為農(nóng)作物的遺傳改良提供重要的理論基礎。在本研究前期工作中發(fā)現(xiàn),超表達番茄C2H2型鋅指蛋白Sl ZF3可以提高植物的耐鹽性,該鋅指蛋白C端含有EAR-motif,具有轉錄抑制活性。同時,我們還觀察到Sl ZF3超表達番茄和擬南芥在發(fā)育方面也發(fā)生了明顯的變化,如矮化、葉片與莖稈之間夾角變小、開花延遲等。在本研究中,我們針對Sl ZF3調(diào)控開花時間的分子機制進行了較為深入的研究。此外,我們將Sl ZF3異位超表達到擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)了一個短根突變體folb2,通過研究發(fā)現(xiàn)該突變體非T-DNA插入導致,而是自然突變。通過圖位克隆發(fā)現(xiàn),突變體中At Fol B2的啟動子和5`UTR區(qū)缺失了61bp,造成At Fol B2轉錄水平顯著下降,并導致根的發(fā)育缺陷。At Fol B2編碼二氫新碟呤醛縮酶,位于葉酸合成途徑上游。在本研究中,我們較為深入的研究了At Fol B2如何調(diào)控植物主根和不定根的發(fā)育。主要研究結果如下:1.在番茄和擬南芥中超表達Sl ZF3可以顯著延遲開花時間,而RNA干涉Sl ZF3能夠使番茄提早開花。同時,在擬南芥中超表達Sl ZF3的直系同源基因ZAT12也可以顯著延遲開花時間,而RNA干涉ZAT12能夠顯著促進擬南芥開花。2.通過酵母雙雜交和熒光素酶報告系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)Sl ZF3與At CO直接互作。CoIP實驗表明Sl ZF3與At CO在番茄中的同源蛋白Sl CO1直接互作,并且其EAR-motif對互作不是必須的。另外,遺傳學證據(jù)也證明Sl ZF3與At CO是互作的。3.雙熒光素酶實驗表明,SlZF3可顯著抑制AtFT啟動子的活性,而At CO則可顯著提高At FT啟動子活性。Ch IP-q PCR實驗表明,Sl ZF3或ZAT12可以結合在At FT啟動子靠近5`UTR的區(qū)域。通過EMSA實驗進一步發(fā)現(xiàn),Sl ZF3和ZAT12可以分別結合到SFT和At FT啟動子上的5’UTR Py-rich stretch和TCA順式元件,但和單獨一個順式元件5’UTR Py-rich stretch或者TCA都不能結合。上述兩個元件與At CO蛋白在擬南芥At FT啟動子上的結合元件CORE2相鄰,與番茄SFT啟動子上的CORE2順式元件距離76 bp。4.綜合結果表明,Sl ZF3通過直接與CO互作以及結合到FT啟動子上的兩個順式元件5`UTR Py-rich stretch和TCA而負調(diào)控植物開花。5.在ZF3異位表達的擬南芥株系中偶然發(fā)現(xiàn)的一個根系突變體folb2,該突變體主根生長受抑制,在莖基處產(chǎn)生1-2個不定根。PI以及I2-IK染色發(fā)現(xiàn)folb2突變體根尖分生區(qū)不完整。圖位克隆發(fā)現(xiàn)At Fol B2啟動子和5`UTR過渡區(qū)缺失了61 bp,該缺失造成At Fol B2轉錄水平顯著下降。創(chuàng)建了folb2的功能互補材料(FC)和野生型背景的RNAi材料,發(fā)現(xiàn)互補材料中根系表型得到恢復,而RNAi材料的根系表型與folb2類似。同時也創(chuàng)建了At Fol B2在番茄中的同源基因Sl Fol B2的RNAi材料,其根系表型與folb2類似。6.LC-MS測定葉酸發(fā)現(xiàn),四氫葉酸THF及其衍生物5-M-THF或者四氫葉酸前體DHF,在folb2突變體和RNAi材料中顯著下降,而在互補系中含量恢復至野生型水平。在培養(yǎng)基中外源施加5-F-THF可以恢復folb2突變體的表型。在番茄Sl Fol B2 RNAi株系中,四氫葉酸THF及其衍生物(5-M-THF和5-FTHF)或者四氫葉酸前體DHF均顯著下降。7.探討了At Fol B2突變對生長素分布和信號響應途徑的影響。轉錄組分析發(fā)現(xiàn),生長素運輸和信號響應基因顯著下調(diào),而生長素響應下游基因LBD41顯著上調(diào)表達,q RT-PCR進一步驗證了該結果。LC-MS測定Col-0、folb2和FC中葉片和根中生長素含量發(fā)現(xiàn),盡管突變體folb2中的生長素含量降低了,但是功能互補系中的生長素水平和folb2相比無顯著差異,因此生長素含量的變化不是folb2突變體表型缺陷的主要原因。利用報告系DR5:m GFP、PINs:GFP、WOX5:GFP以及DII:VENUS:YFP進行雜交調(diào)查報告基因表達,結果表明葉酸可以調(diào)控生長素向根尖極性運輸以及生長素在根成熟區(qū)維管束和周圍組織中的分布。8.遺傳學證據(jù)表明,LBD41是At Fol B2的一個下游靶基因。在folb2突變體中干涉LBD41后,folb2突變體根缺陷表型恢復至野生型狀態(tài)。綜合研究表明,葉酸通過調(diào)控生長素的極性運輸以及分布對根尖分生區(qū)的保持起著關鍵作用。它主要通過LBD41調(diào)控植物主根和不定根的發(fā)育。
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S641.2
【圖文】：

在菊花中有一個 B-BOX 型鋅指蛋白 CmBBX24，干涉 CmBBX24 可以是超表達株系開花時間沒有明顯變化(Yang and Gao 2014)。番茄中，超表達 C2H2 類鋅指蛋白 SlZFP2 可以促進番茄開花，進一SlZFP2 可以結合到 SFT 啟動子上并激活 SFT 的表達，但是 RNA 干涉 間沒有明顯變化，說明 SlZFP2 不是關鍵的番茄開花調(diào)控因子(Wen。在我們之前的研究中，利用對鹽處理番茄材料進行轉錄組分析發(fā)現(xiàn)理響應的轉錄因子，其中一個為 SlZF3 (GenBank accession no. DY523accession no. Solyc06g075780) (Ouyang et al., 2007)。C2H2 型鋅指蛋白系同源的 ZAT12 可以通過與 CSN5B 互作提高番茄和擬南芥的耐鹽性超表達 SlZF3/ZAT12 對番茄和擬南芥發(fā)育方面也產(chǎn)生顯著影響，包括，但是具體的分子機制還不清楚(Li et al 2017a)。

圖 1.2 C2H2 型鋅指蛋白 SlZF3 負調(diào)控番茄和擬南芥開花時間。a, 野生型 Alisa Craig、SlZF3 超量表達（OE-8 和 OE-37）和 RNAi 株系（RNAi-6 和 RNAi-30）開花表型（3 個月苗齡）；b, 番茄各株系前三個花序的開花時間；c, e, 野生型擬南芥 Col-0、

圖 1.3. ZAT12 超表達材料的 RNA-seq 分析以及 SlZF3在花器官中的表達。a, b, ZAT12 超表達材料 OX-10 和 OX-3 與野生型 Col-0 之間的差異表達基因數(shù)，每個樣品 2個生物學重復；c, d, AtFT在 OX-10 和 OX-3 系中下調(diào)表達。e, qRT-PCR 分析 Col-0, OX-10 和

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4 ;轉基因技術延長花卉開花時間[J];世界熱帶農(nóng)業(yè)信息;2000年03期

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2 馬力;梁述平;呂應堂;;鈣調(diào)素結合蛋白激酶介導植物開花時間研究[A];中國植物生理學會全國學術年會暨成立40周年慶祝大會學術論文摘要匯編[C];2003年

3 張冰冰;左凱峰;郭娜;徐愛遐;黃鎮(zhèn);;甘藍型油菜開花時間的主基因+多基因遺傳分析[A];中國作物學會油料作物專業(yè)委員會第八次會員代表大會暨學術年會綜述與摘要集[C];2018年

4 張吉順;張孝廉;王仁剛;謝升東;王軼;任學良;;環(huán)境脅迫影響植物開花的分子機制[A];中國煙草學會學術年會優(yōu)秀論文集[C];2017年

5 李凌子;周川苗;王付祥;王龍;高健;王佳偉;;彎曲碎米薺光周期敏感性自然變異的分子基礎[A];2016年全國植物生物學大會摘要集[C];2016年

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7 呂應堂;;鈣調(diào)素調(diào)節(jié)蛋白激酶調(diào)控擬南芥開花時間研究[A];中國植物生理學會第九次全國會議論文摘要匯編[C];2004年

8 沈文輝;;植物染色質(zhì)結構重要調(diào)控蛋白質(zhì)的功能研究[A];生命的分子機器及其調(diào)控網(wǎng)絡——2012年全國生物化學與分子生物學學術大會摘要集[C];2012年

9 薛紅衛(wèi);戴成;;蛋白磷酸化在激素信號傳遞中的作用[A];植物分子生物學與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——全國植物生物學研討會論文摘要集[C];2010年

10 趙燦;徐文蓉;宋小玲;戴偉民;代磊;張錚;強勝;;時段化揭示雜草稻早熟逃避收獲的生存策略[A];第十三屆全國雜草科學大會論文摘要集[C];2017年

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4 ;日發(fā)現(xiàn)影響石竹開花時間基因[N];新華每日電訊;2001年

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5 張紫燕;擬南芥開花時間基因對LEAFY基因表達調(diào)控的研究[D];廈門大學;2009年

6 張瑞琦;γ-氨基丁酸促進擬南芥開花的機理研究[D];中南民族大學;2012年

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本文編號：2798697