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蓝光对拟南芥光形态建成中赤霉素信号转导的影响研究

2020-12-08阅读(889)

蓝光对拟南芥光形态建成中赤霉素信号转导的影响研究

论文摘要

植物的生长受到多种环境因素的影响,如温度、湿度、光照等。光不仅是能量来源,也作为周围环境的一部分影响植物的生长发育。植物通过光受体感知光,其中隐花色素（Cryptochromes,CRYs）是拟南芥中主要光受体,参与调控植物的整个生命周期。而对于影响生长的内因而言,激素是调控植物生长发育的重要因素。赤霉素作为早期就被发现的重要激素,在植物的光形态建成发挥着不可或缺的作用。本实验室已通过实验证明了蓝光参与调控拟南芥光形态建成中体内活性赤霉素（Gibberellin,GA）的积累。蓝光是否参与调控光形态建成中GA的信号转导,尚不完全清楚。本论文以蓝光受体突变体为材料,开展研究蓝光对拟南芥光形态建成中GA信号转导的影响,取得了以下研究结果:（1）将拟南芥野生型Col-0播种在含有赤霉素合成抑制剂PAC（Paclobutrazo）和不同浓度梯度GA3的1/2MS培养基上,放置在不同蓝光强度下培养,测量幼苗下胚轴的长度,发现蓝光强度越大,幼苗下胚轴伸长对GA的响应越弱。进一步检测蓝光下cry1突变体与CRY1-OX过表达对GA的响应,发现cry1突变体下胚轴伸长对GA的响应增强,CRY1-OX过表达对GA的响应则减弱,表明CRY1介导蓝光抑制GA对下胚轴伸长的诱导。进一步检测蓝光下,PAC处理或PAC和GA3共同处理后,cry1突变体中的赤霉素响应相关基因的转录水平,发现cry1突变体中相关基因的表达量要高于野生型,说明蓝光受体CRY1参与蓝光对赤霉素信号的抑制。（2）检测蓝光或黑暗下不同浓度GA3处理后,野生型Col-0中GA信号抑制因子RGA的蛋白水平,发现蓝光抑制GA诱导的RGA降解,提高RGA蛋白的稳定性。这说明蓝光对赤霉素信号的抑制,可能是通过稳定DELLA蛋白来实现。（3）通过遗传杂交获得cry1 rag-28以及cry1gai双突变体植物。测量蓝光下其下胚轴长度,发现cry1rag-28双突变体表型与cry1单突变体一致,表现为长下胚轴;cry1gai双突变体表现出中间表型,其下胚轴比cry1单突变体更短而比gai单突变体更长,表明gai功能获得突变体的引入部分恢复了cry1的表型。这说明蓝光下,DELLA位于CRY1的下游调控拟南芥下胚轴伸长。（4）成功构建了GA受体GID1a和GID1b的强启动子植物载体,通过对载体的选择、拟南芥转化,以及Western blot鉴定,获得了表达量较高的35S::GID1a和35S::GID1b的转基因植株,为进一步研究蓝光对拟南芥光形态建成中GA信号转导的影响奠定了基础。以上结果表明,蓝光受体CRY1介导蓝光抑制光形态建成中赤霉素信号转导,并可能通过稳定DELLA蛋白而实现。这为深入研究拟南芥光形态建成中蓝光与赤霉素信号转导之间的联系提供了线索。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词
  • 第1章 绪论
  •   1.1 蓝光受体隐花色素（CRY）在植物生长发育中的功能研究进展
  •     1.1.1 隐花色素的结构
  •     1.1.2 隐花色素的功能
  •   1.2 蓝光受体ZTL/FKF1/LKP2 蛋白家族在植物生长发育中的功能研究进展..
  •     1.2.1 ZTL/FKF1/LKP2 蛋白家族的结构
  •     1.2.2 ZTL/FKF1/LKP2 蛋白家族的功能
  •   1.3 光与赤霉素（GA）在调控植物生长发育中的联系
  •   1.4 本文研究思路与设想
  • 第2章 蓝光对赤霉素诱导的下胚轴伸长的影响
  •   2.1 材料与方法
  •     2.1.1 植物材料
  •     2.1.2 试剂和酶
  •     2.1.3 试验仪器
  •     2.1.4 拟南芥种子的无菌培养
  •     2.1.5 拟南芥的处理
  •     2.1.6 植物总RNA提取
  •     2.1.7 RNA逆转录成c DNA
  •     2.1.8 实时荧光定量PCR（qRT-PCR）
  •     2.1.9 数据显著性分析
  •   2.2 结果与分析
  •     2.2.1 不同蓝光强度对赤霉素诱导的下胚轴伸长的影响
  •     2.2.2 CRY1 突变或者过表达对赤霉素诱导的下胚轴伸长的影响
  •     2.2.3 CRY1 突变对赤霉素响应相关基因表达的影响
  •   2.3 本章小结
  • 第3章 蓝光对DELLA蛋白稳定性的影响
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 植物材料
  •     3.1.2 试剂和酶
  •     3.1.3 试验仪器
  •     3.1.4 溶液配制
  •     3.1.5 植物材料的处理
  •     3.1.6 Western blot
  •   3.2 结果与分析
  •     3.2.1 蓝光下不同浓度GA3处理对DELLA蛋白稳定性的影响
  •     3.2.2 不同蓝光强度对GA诱导的DELLA蛋白稳定性的影响
  •   3.3 本章小结
  • 第4章 蓝光受体CRY1与DELLA基因的遗传学分析
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 植物材料
  •     4.1.2 试剂和酶
  •     4.1.3 菌种和载体
  •     4.1.4 试验仪器
  •     4.1.5 溶液配制
  •     4.1.6 拟南芥的杂交
  •     4.1.7 植物总DNA提取
  •     4.1.8 普通PCR鉴定
  •     4.1.9 植物RNA的提取以及逆转录为c DNA
  •     4.1.10 目的片段的克隆
  •     4.1.11 重组质粒的构建
  •     4.1.12 电击法转化农杆菌
  •     4.1.13 烟草的蛋白瞬时表达
  •     4.1.14 拟南芥浸花蕾法遗传转化
  •     4.1.15 过表达植株的鉴定
  •     4.1.16 数据显著性分析
  •   4.2 结果与分析
  •     4.2.1 cry1rag-28和cry1gai双突变体的鉴定分析
  •     4.2.2 CRY1与DELLA基因的遗传学上下游分析
  •     4.2.3 35S::GID1a与35S::GID1b过表达植物的构建
  •   4.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 曾冰洁

    导师: 赵小英

    关键词: 隐花色素,蓝光受体,赤霉素,光形态建成

    来源: 湖南大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 湖南大学

    分类号: Q945

    DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.003805

    总页数: 62

    文件大小: 2132K

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