本文關(guān)鍵詞：乙烯依賴和非乙烯依賴的花器官脫落途徑調(diào)控AtDOF4.7的研究

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【摘要】：器官脫落是植物重要的發(fā)育進(jìn)程。多種信號參與了植物器官脫落的調(diào)控過程,其中植物激素乙烯和短肽配體(如INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION, IDA)介導(dǎo)的脫落途徑是研究的熱點(diǎn)。在前期研究中,本實(shí)驗(yàn)室報(bào)道了擬南芥DOF類轉(zhuǎn)錄因子家族成員AtDOF4.7可能參與花器官脫落的調(diào)控。但是AtDOF47參與擬南芥花器官脫落途徑的調(diào)控機(jī)制和作用模式尚不清楚。在本研究中,本人圍繞AtDOF4.7基因系統(tǒng)解析了脫落信號傳遞途徑和離區(qū)細(xì)胞細(xì)胞壁降解的作用機(jī)理。首先本人發(fā)現(xiàn)施加外源乙烯會(huì)使PromoterA,DOF4.7∷G US轉(zhuǎn)基因株系角果離區(qū)GUS的表達(dá)時(shí)間明顯提前；進(jìn)一步利用遺傳學(xué)手段研究發(fā)現(xiàn),與野生型相比,PromoterArDoF4.7∷ G US在乙烯不敏感突變體ein2-1、etr1-1中,角果離區(qū)GUS的表達(dá)時(shí)間推遲,且Real-time PCR結(jié)果顯示AtDOF4.7在ein2-1突變體中的表達(dá)在第10花位出現(xiàn),表明該基因在ein2-1中的表達(dá)延遲了。這些結(jié)果表明乙烯信號在時(shí)間上調(diào)節(jié)了AtDOF4.7。同時(shí),本人通過研究發(fā)現(xiàn)非乙烯依賴的的脫落途徑同樣也影響著AtDOF4.7的表達(dá)。PromoterAtDOF4.7∷GUS在非乙烯依賴的脫落缺失突變體ida-2中,角果離區(qū)GUS時(shí)間表達(dá)模式與野生型背景下的時(shí)間表達(dá)模式一致。但是Real-time PCR結(jié)果顯示,與野生型相比,AtDOF4.7在ida-2突變體中的表達(dá)量明顯升高。這些數(shù)據(jù)表明在轉(zhuǎn)錄水平上IDA是負(fù)調(diào)控AtDOF4.7的為了進(jìn)一步確定IDA與AtDOF4.7的上下游關(guān)系,本人將AtDOF4.7過表達(dá)株系S107(花器官延遲脫落)與35S.IDA轉(zhuǎn)基因植株(花器官提前脫落)進(jìn)行雜交,觀察發(fā)現(xiàn)S107/35S.IDA的花器官無法脫落。這表明AtDOF4.7位于IDA的下游。為進(jìn)一步調(diào)查和闡明非乙烯依賴的脫落途徑對AtDOF4.7的調(diào)控機(jī)制,本人檢測了AtDOF4.7與非乙烯依賴的脫落途徑中MAPK級聯(lián)反應(yīng)之間的關(guān)系。熒光雙分子互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)證明AtDOF4.7和 MPK3/MPK6相互作用。而體外磷酸化實(shí)驗(yàn)也證明了被MKK5DD激活的MPK3/MPK6能強(qiáng)烈磷酸化AtDOF4.7-MBP融合蛋白。為了研究磷酸化后的AtDOF4.7蛋白如何行使生理功能,本人繼續(xù)利用Western檢測SI07/MKK5DD雜交植株中AtDOF4.7的蛋白水平,發(fā)現(xiàn)磷酸化的AtDOF47蛋白水平降低,這可能是由于蛋白磷酸化引起的。為了進(jìn)一步明確AtDOF4.7的作用機(jī)制,本人利用高通量測序(RNA-seq),檢測篩選了AtDOF47 可能調(diào)控的目標(biāo)基因,在AtDOF4.7過表達(dá)植株(S107)角果中,有232個(gè)下調(diào)基因和315個(gè)上調(diào)基因。Real-time PCR結(jié)果驗(yàn)證下調(diào)基因中僅有的五個(gè)定位于細(xì)胞外的細(xì)胞壁降解酶類基因(AT2G43620, AT2G43610, AT4G02330. AT4GI6260 和 AT4G30290),在S107角果中表達(dá)水平明顯下降。說明AtDOF4.7會(huì)抑制多種細(xì)胞壁降解酶類基因的表達(dá)從而高效地調(diào)控花器官脫落。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,AtDOF4.7受上游乙烯依賴和非乙烯依賴的脫落途徑調(diào)控。乙烯主要是影響AtDOF4.7的表達(dá)時(shí)間；而非乙烯依賴的脫落途徑是通過IDA既在轉(zhuǎn)錄水平又在蛋白水平調(diào)控AtDOF4.7的表達(dá)量,從而控制脫落強(qiáng)度。AtDOF47則對下游五個(gè)細(xì)胞壁降解酶類基因起負(fù)調(diào)控作用。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1280750