滲透脅迫是影響植物生長和作物生產(chǎn)的主要因素之一。盡管多數(shù)滲透脅迫會危害植物的生長,然而,一定程度的干旱和PEG模擬的輕度滲透脅迫能夠促進(jìn)植物的根生長。但是,輕度滲透脅迫促進(jìn)植物根生長的機(jī)制還不清楚。研究植物對輕度滲透脅迫的響應(yīng)機(jī)制,可以為創(chuàng)制逆境適應(yīng)性增強(qiáng)的作物、指導(dǎo)植物節(jié)水灌溉和促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供重要理論參考。糖原合成酶激酶(Glycogen synthase kinase 3,GSK3)是一類在真核生物中高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Ser/Thr Protein Kinase,Ser/Thr PK),廣泛參與多種發(fā)育過程的調(diào)控。在植物中,GSK3s既作為激素油菜素甾醇(Brassinolides,BRs)信號傳導(dǎo)通路的核心負(fù)調(diào)控元件,也調(diào)控脅迫響應(yīng)激素脫落酸(Abscisic acid,ABA)信號通路。已有研究報(bào)道過表達(dá)或缺失GSK3s家族成員能夠影響植物對滲透脅迫的響應(yīng),但是具體調(diào)控機(jī)制仍未闡明。本研究以擬南芥中GSK3家族成員為對象,挖掘其在輕度滲透脅迫調(diào)控植物根生長過程中的功能,得到如下結(jié)果:由于根尖是植物感受土壤水勢的重要部位,本研究首先通過對GSK3家族10個成員進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

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摘要
Abstract
縮略語表
1 前言
    1.1 滲透脅迫
        1.1.1 植物滲透脅迫響應(yīng)的機(jī)制
        1.1.2 根系在滲透脅迫響應(yīng)中的作用
        1.1.3 適當(dāng)?shù)臐B透脅迫促進(jìn)植物根的生長
    1.2 GSK3s在動物和植物中的功能研究
        1.2.1 GSK3s在動物中的功能研究
        1.2.2 GSK3s在植物中的功能研究
    1.3 GSK3s調(diào)控植物對鹽脅迫和滲透脅迫的響應(yīng)
    1.4 本研究的目的與意義
2 材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 載體材料
        2.1.2 植物材料
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)菌株
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.5 實(shí)驗(yàn)抗生素
        2.1.6 實(shí)驗(yàn)抗體
        2.1.7 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.8 數(shù)據(jù)分析及圖像處理軟件
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 植物材料培養(yǎng),雜交,轉(zhuǎn)化
        2.2.2 滲透脅迫處理及水勢測定
        2.2.3 載體構(gòu)建
        2.2.4 GUS染色
        2.2.5 植物總RNA提取與qRT-PCR
        2.2.6 植物總DNA提取
        2.2.7 RNA-seq樣品準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)分析
        2.2.8 啟動子Motif富集分析
        2.2.9 蛋白互作
        2.2.10 體外激酶反應(yīng)
        2.2.11 磷酸化質(zhì)譜鑒定磷酸化位點(diǎn)
        2.2.12 雙熒光實(shí)驗(yàn)(Dual-luc assay)
        2.2.13 ChIP qRT-PCR實(shí)驗(yàn)
        2.2.14 顯微鏡觀察
3 結(jié)果與分析
    3.1 AtSK11和AtSK12 調(diào)節(jié)擬南芥根生長發(fā)育
        3.1.1 AtSK11、AtSK12和AtSK13 的組織定位
        3.1.2 AtSK11、AtSK12與AtSK13 的單突變體和多突變體的生長表型
        3.1.3 AtSK11和AtSK12 促進(jìn)擬南芥根尖細(xì)胞分裂和根毛形成
    3.2 AtSK11和AtSK12 調(diào)控植物對滲透脅迫的響應(yīng)
        3.2.1 AtSK11和AtSK12 抑制輕度滲透脅迫促進(jìn)根生長的過程
        3.2.2 輕度滲透脅迫下AtSK11和AtSK12 的蛋白豐度和定位變化
        3.2.3 鑒定AtSK11和AtSK12 調(diào)控的輕度滲透脅迫響應(yīng)基因
        3.2.4 輕度滲透脅迫響應(yīng)基因的突變體水勢表型分析
        3.2.5 AtSK11、AtSK12和AtSK13 與轉(zhuǎn)錄因子LRL2 互作
        3.2.6 LRL2調(diào)控根的生長并抑制下游輕度滲透脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)
        3.2.7 LRL2抑制下游基因的啟動子活性
        3.2.8 AtSK11、AtSK12和AtSK13 磷酸化LRL2
        3.2.9 AtSK11和AtSK12 抑制LRL2 對下游基因的抑制
        3.2.10 AtSK12對LRL2 的蛋白定位影響
        3.2.11 LRL2 在遺傳上位于AtSK11和AtSK12 的下游
4 討論
    4.1 GSK3s成員AtSK11和AtSK12 通過促進(jìn)根尖細(xì)胞分裂調(diào)控根生長
    4.2 AtSK11和AtSK12 作為負(fù)調(diào)控因子參與輕度滲透脅迫促進(jìn)根生長的過程
    4.3 AtSK11和AtSK12 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞壁穩(wěn)態(tài)介導(dǎo)滲透脅迫下根生長的調(diào)控
    4.4 本研究初步建立GSK3s-LRL2-細(xì)胞壁相關(guān)蛋白信號通路,介導(dǎo)輕度滲透脅迫下根生長的調(diào)控
    4.5 結(jié)論
    4.6 展望
5 參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄 Ⅰ:本實(shí)驗(yàn)中用到的引物序列
    附錄 Ⅱ:本實(shí)驗(yàn)中用到緩沖液配方
    附錄 Ⅲ:在讀期間發(fā)表論文
致謝



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