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光与激素信号对生长素合成酶基因TAA1的转录调控研究

2020-12-02阅读(738)

光与激素信号对生长素合成酶基因TAA1的转录调控研究

论文摘要

生长素是调控植物发育和应答外界信号的重要植物激素,其功能的行使依赖于正确的生长素浓度梯度建立。生长素在特定的组织中合成,其合成调控参与了生长素浓度梯度的建立。目前,学界对于生长素合成酶基因的表达调控机制所知较少,主要集中在环境高温信号、遮荫信号、金属胁迫以及乙烯等激素对YUCCA等生长素合成酶基因的调控方面。光作为植物生长的能量来源和关键调控信号,其对生长素合成酶基因的调控原理仍有待探索。吲哚丙酮酸（IPA）途径是拟南芥中合成生长素吲哚乙酸（IAA）的重要途径。TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE OF ARABIDOPSIS 1（TAA1）催化由L-色氨酸合成IPA的反应,该反应是IPA途径的第一步。前期研究中,我们发现在植物的去黄化反应中,TAA1的转录水平受光的调控,并且在子叶和下胚轴中的调控模式相反。本论文中,我们进一步探讨了该调控的分子机制。首先通过在黑暗中用各种激素合成抑制剂处理,发现了乙烯信号和油菜素内酯信号可以正调控下胚轴中TAA1的表达;同时利用反转录荧光定量PCR,分析了黑暗中各类激素信号通路的关键因子突变体中的7A41转录差异,结果表明当乙烯信号转录因子EIN3,油菜素内酯受体BRI1和脱落酸信号转录因子ABI4缺失后,黑暗中下胚轴处原本高表达的TAA1表达量下调,说明下胚轴处的TAA1表达受到多种激素信号的协同调控;此外,光照后的ABI4蛋白质水平在子叶中上升,在下胚轴中降低,ABI4还介导了光照后TAA1在子叶处的上调表达。光形态建成相关因子COP1也参与了TAA 的表达调控。本研究为进一步探究外界光信号和体内激素信号协同调控生长素合成酶基因的表达提供了思路,并为深入剖析TAA1转录调控的分子机制奠定了基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1. 前言
  •   1.1. 生长素
  •   1.2. 生长素的合成
  •   1.3. 生长素TAA/YUC合成途径
  •   1.4. 目前TAA1基因表达调控研究的进展
  •   1.5. 局部生长素浓度对于植物发育的影响
  •   1.6. 乙烯信号通路与生长素信号交互的研究进展
  •   1.7. 脱落酸信号通路与生长素信号交互的研究进展
  •   1.8. 油菜素内酯信号通路与生长素信号交互的研究进展
  •   1.9. 光形态建成因子与生长素信号交互的研究进展
  •   1.10. 本论文研究的目的与意义
  • 2. 实验材料
  •   2.1. 植物材料
  •     2.1.1. 拟南芥野生型
  •     2.1.2. 拟南芥突变体植株
  •     2.1.3. 拟南芥转基因植株
  •   2.2. 菌株与载体
  •     2.2.1. 菌株
  •     2.2.2. 载体
  •   2.3. 主要实验仪器
  •   2.4. 主要化学试剂
  •   2.5. 培养基
  •   2.6. 抗生素
  •   2.7. 植物激素及合成抑制剂
  • 3. 实验方法
  •   3.1. 基因克隆与载体构建
  •     3.1.1. PCR扩增目的片段
  •     3.1.2. PCR片段回收
  •     3.1.3. 载体酶切
  •     3.1.4. LIC连接
  •     3.1.5. 连接产物转化
  •     3.1.6. 重组子鉴定
  •     3.1.7 阳性克隆质粒提取及测序
  •   3.2. 拟南芥的种植培养与日常管理
  •     3.2.1. 培养基平板种植拟南芥
  •     3.2.2. 培养间土壤种植拟南芥
  •   3.3. 拟南芥全基因组DNA提取及基因型鉴定
  •     3.3.1. T-DNA插入突变体鉴定方法
  •     3.3.2. 化学诱变点突变体鉴定方法
  •   3.4. 转基因植株的制备与筛选
  •     3.4.1. 农杆菌质粒转化
  •     3.4.2. 拟南芥花絮侵染
  •     3.4.3. 拟南芥转化子的筛选
  •   3.5. 拟南芥的杂交与表型分析
  •   3.6. 拟南芥总RNA的提取与反转录
  •   3.7. 实时荧光定量PCR
  •   3.8. 拟南芥总蛋白质的提取
  •     3.8.1. 总蛋白提取
  •     3.8.2. Bradford法标准曲线的建立
  •     3.8.3. 蛋白浓度的测定
  •   3.9. 蛋白质免疫印迹
  •   3.10. 拟南芥原生质体的制备及转化
  •   3.11. 拟南芥原生质体基因瞬时表达及分析
  •   3.12. 双分子荧光互补
  •   3.13. 拟南芥幼苗的GUS组织化学染色
  •   3.14. 拟南芥幼苗的GUS蛋白活性测定
  •     3.14.1. GUS蛋白的提取
  •     3.14.2. 标准曲线的建立
  •     3.14.3. GUS蛋白活性的测定
  • 4. 实验结果
  •   4.1. 光对TAA1转录水平的影响
  •     4.1.1. 光诱导TAA1在子叶的表达,抑制TAA1在下胚轴的表达
  •     4.1.2. 光对TAA1转录调控因子ARR1,ARR12的转录水平影响
  •   4.2. 乙烯信号通路介导的光对TAA1的转录调控
  •     4.2.1. 光对乙烯信号通路关键转录因子EIN3的蛋白质水平影响
  •     4.2.2. 黑暗中乙烯对TAA1,ARR1,ARR12转录水平的影响
  •     4.2.3. 乙烯信号通路关键转录因子EIN2和EIN3对TAA1的转录水平影响
  •   4.3. 油菜素内酯信号通路介导的光对TAA1的转录调控
  •     4.3.1. 黑暗中油菜素内酯对TAA1,ARR1,ARR12转录水平的影响
  •     4.3.2. 油菜素内酯信号通路受体BRI1对TAA1转录水平影响
  •     4.3.3. 光对油菜素内酯信号通路转录因子BES1的蛋白水平影响
  •   4.4. 脱落酸信号通路介导的光对TAA1的转录调控
  •     4.4.1. 脱落酸信号通路转录因子ABI4与TAA1转录调控蛋白ARR1C存在相互作用
  •     4.4.2. 脱落酸信号通路关键转录因子AB14介导的光对下胚轴TAA1的转录调控
  •     4.4.3. 脱落酸信号通路关键转录因子ABI4介导的光对子叶TAA1的转录调控
  •     4.4.4. ABI4可以不依赖于ARR1C的方式对TAA1进行转录调控
  •     4.4.5. 光对ABI4的蛋白质水平调控
  •     4.4.6. ABI4介导的光对TAA1转录调控过程的生物学意义
  •   4.5. 光形态建成相关因子COP1对TAA1的转录调控
  • 5. 讨论与展望
  •   5.1. 光通过植物体内激素信号交互抑制下胚轴中TAA1的表达
  •   5.2. ABI4是参与光诱导子叶中TAA1表达的关键因子之一
  •   5.3. 目前提出的光对TAA1转录调控的模型及今后研究的方向
  • 6. 结论
  • 附录
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 杨帆

    导师: 陶懿

    关键词: 激素

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 厦门大学

    基金: 国家自然科学基金面上项目“植物耐荫反应分子机制的研究(NSFC31770316)”

    分类号: Q943.2

    总页数: 72

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