本文關鍵詞：植物激素乙烯調控擬南芥抗凍性的分子機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自然界條件下,低溫逆境嚴重影響植物的正常生長發(fā)育過程。溫帶地區(qū)的植物存遭受短期非致死低溫后,可以獲得更強的耐低溫能力,這個過程被稱為冷馴化過程。近年來,人們對植物響應低溫逆境信號分子機制的研究取得了很大的進展。目前研究最為深入的是ICE1-CBF-COI轉錄級聯(lián)信號途徑。植物感受低溫信號后,可以迅速誘導轉錄因子CBF的表達,CBFs蛋白可以結合下游低溫響應基因COR啟動子區(qū)保守的CRT/DRE順式作用元件,從而激活植物對低溫的響應。CBF基因直接受上游重要的轉錄因子ICE1蛋白的正調控。ICE1也被發(fā)現(xiàn)受到多種蛋白翻譯后的修飾。 植物激素乙烯調控植物生長和發(fā)育的多個過程,近年來研究發(fā)現(xiàn)乙烯還參與調控多種非生物逆境的響應過程。在多種植物中,乙烯的合成受到低溫的調控,但乙烯在低溫脅迫下的作用機制并不清楚。本研究發(fā)現(xiàn),在模式植物擬南芥中,乙烯參與負調控植物對低溫的響應。 外源施加乙烯的合成前體ACC可以使擬南芥的野生型Col及乙烯合成增加的突變體etol的抗凍能力下降,相反抑制ACC合成的抑制劑AVG則可以大幅度提高擬南芥對低溫的耐受能力。與Col相比,乙烯合成增多突變體eto1、eto2和eto3在凍脅迫下的存活率明顯降低,而ACC合酶ACS的六突變體和七突變體的抗凍能力明顯提高。除此之外,低溫能夠明顯抑制擬南芥野生型和etol突變體中乙烯的合成。以上結果顯示乙烯負調控植物的抗凍性。 Ag+可以阻斷乙烯對受體的激活,進而阻斷乙烯信號通路。本研究發(fā)現(xiàn),外源施加Ag+可以提高擬南芥的抗凍能力。etr1-1、ein4-1是乙烯受體的功能獲得性突變體,它們在凍脅迫下的存活率較野生型明顯提高,EIN2和EIN3/EIL1是乙烯信號通路中關鍵的正調節(jié)因子,它們的缺失突變體ein2-5、ein3-1以及ein3eill雙突變體都表現(xiàn)出明顯的抗凍表型。而乙烯信號持續(xù)激活突變體ctr1-1及EIN3過表達植株則對凍脅迫具有敏感表型。進一步的遺傳和生化證據顯示,轉錄因子EIN3能夠直接結合CBFs基因啟動子區(qū)的EBS保守基序,抑制CBFs基因的表達,從而負調控植物的抗凍性。此外,低溫調控EIN3蛋白的穩(wěn)定性,猜測是由于低溫在EIN2存在的情況下促進EBF1蛋白的降解所引起。 綜上所述,在擬南芥中,乙烯通過EIN3蛋白對CBFs表達的抑制,參與負調控植物對低溫的耐受能力。這些結果揭示了乙烯調控植物低溫信號的分子機制,為闡明植物響應低溫脅迫的分子機理提供了新的信息；同時也有助于我們全面了解植物激素乙烯信號與低溫信號之間的交叉作用。
【關鍵詞】：低溫逆境 擬南芥 乙烯 信號轉導 CBFs
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q946
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• ABBREVIATIONS 縮略詞表10-12
• 第一章 文獻綜述12-31
• 1.1 植物對低溫脅迫的響應12-21
• 1.1.1 低溫脅迫引起植物的生理變化12-13
• 1.1.2 植物對低溫信號的感知和傳遞13-15
• 1.1.3 CBF低溫信號途徑及調控15-18
• 1.1.4 不依賴CBF的低溫響應調控18
• 1.1.5 植物激素對低溫的響應18-21
• 1.2 乙烯的研究進展21-29
• 1.2.1 乙烯的合成及調控機制21-23
• 1.2.2 乙烯的信號轉導途徑23-26
• 1.2.3 乙烯在非生物逆境中的作用26-29
• 1.3 乙烯與低溫脅迫的關系29-30
• 1.4 本研究的目的和意義30-31
• 第二章 實驗材料和方法31-44
• 2.1 實驗材料31-32
• 2.1.1 植物材料31
• 2.1.2 菌株材料31
• 2.1.3 質粒和載體31-32
• 2.2 酶、試劑盒及化學藥品32-33
• 2.3 常用培養(yǎng)基及試劑的配制33-36
• 2.3.1 常用培養(yǎng)基的配制33-34
• 2.3.2 常用抗生素配制及存放34
• 2.3.3 Western blot相關緩沖液34
• 2.3.4 原核表達蛋白純化相關緩沖液34
• 2.3.5 ChIP實驗相關緩沖液34-35
• 2.3.6 Z-buffer/X-gal顯色液35
• 2.3.7 其他常用溶液配制35-36
• 2.4 實驗儀器36
• 2.5 實驗方法36-44
• 2.5.1 擬南芥種子滅菌及生長條件36-37
• 2.5.2 凍脅迫處理模擬實驗37
• 2.5.3 基因組DNA的提取37
• 2.5.4 總RNA的提取及反轉錄37-38
• 2.5.5 PCR擴增38-39
• 2.5.6 蛋白免疫印跡法39
• 2.5.7 植物生理指標測定方法39-41
• 2.5.8 激光共聚焦顯微鏡觀察41
• 2.5.9 原核蛋白表達純化41
• 2.5.10 氣相色譜測乙烯含量41
• 2.5.11 染色質免疫共沉淀實驗41-42
• 2.5.12 EMSA實驗42-43
• 2.5.13 酵母雙雜交實驗43-44
• 第三章 實驗結果與分析44-68
• 3.1 乙烯合成影響擬南芥對低溫的響應44-48
• 3.1.1 外源ACC、AVG影響擬南芥的抗凍能力44-45
• 3.1.2 內源乙烯對擬南芥低溫響應的影響45-46
• 3.1.3 低溫條件下乙烯合成量改變46-47
• 3.1.4 低溫影響乙烯合成基因ACS的表達47-48
• 3.2 乙烯信號影響擬南芥對低溫的響應48-56
• 3.2.1 外源Ag~+影響擬南芥的抗凍能力48-49
• 3.2.2 乙烯受體的功能獲得突變體具有抗凍表型49-50
• 3.2.3 乙烯信號正調控因子缺失突變體具有抗凍表型50-51
• 3.2.4 過表達EIN3降低擬南芥的抗凍能力51-53
• 3.2.5 乙烯信號持續(xù)激活突變體具有凍敏感表型53-54
• 3.2.6 冷馴化后乙烯信號相關突變體的凍表型54-56
• 3.3 乙烯信號調控低溫響應的機制探究56-68
• 3.3.1 乙烯信號各組分在低溫下的表達變化56-57
• 3.3.2 EIN3在低溫下的蛋白變化57-61
• 3.3.3 乙烯突變體基因芯片分析61
• 3.3.4 EIN3抑制CBFs及下游低溫響應基因的表達61-64
• 3.3.5 EIN3在體內與CBFs的啟動子特異結合64-65
• 3.3.6 EIN3在體外特異結合CBFs的啟動子65-66
• 3.3.7 乙烯信號突變體脯氨酸及可溶性糖的變化66-68
• 第四章 討論與展望68-73
• 4.1 乙烯調控擬南芥低溫響應過程的作用模式68-69
• 4.2 低溫脅迫影響植物的乙烯合成69-70
• 4.3 低溫對ACS的表達影響70
• 4.4 乙烯調控植物對低溫脅迫的耐受能力70-71
• 4.5 EIN3蛋白被低溫誘導積累71-72
• 4.6 EIN3作為轉錄抑制子在低溫下發(fā)揮作用72
• 4.7 展望72-73
• 第五章 結論73-74
• 第六章 COS8基因調控擬南芥響應低溫的機制初探74-88
• 6.1 引言74
• 6.2 實驗結果與分析74-86
• 6.2.1 cos8-1凍敏感突變體的篩選和圖位克隆74-76
• 6.2.2 cos8-1突變體的表型由COS8基因突變引起76-77
• 6.2.3 cos8突變體的凍敏感表型分析77-79
• 6.2.4 cos8突變體花青素的合成增多79-81
• 6.2.5 cos8-1突變體中CBF基因表達量降低81-83
• 6.2.6 COS8與ICE1在酵母中發(fā)生相互作用83-84
• 6.2.7 cos8-1突變體中脯氨酸含量降低84
• 6.2.8 多種逆境影響cos8-1突變體的萌發(fā)84-86
• 6.3 討論與結論86-88
• 參考文獻88-108
• 附錄108-112
• 致謝112-113
• 個人簡介113

【共引文獻】

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