Epinodosin介导生长素极性运输及生长素信号转导抑制拟南芥根生长的机制

论文摘要

生长素影响植物生长发育的各个方面,包括植物细胞的生长、分裂和分化,以及植物从胚胎发育到生殖发育的各个过程中,且生长素通过合成、极性运输和信号响应等复杂的调控网络影响植物的生长发育。epinodosin是一种从甘肃产毛叶香茶菜中提取到的对映-贝壳杉烷二萜类化合物。研究证实,该类二萜对莴苣等植物表现出了明显的化感潜能,参与调节了植物的生长发育:低浓度促进植物生长,高浓度抑制生长。本研究推测,epinodosin可能通过介导生长素途径,包括生长素极性运输和生长素信号转导,从而影响植物生长发育。为此,本研究以模式植物拟南芥为实验材料,使用16种生长素途径相关的功能缺陷型突变体、9种转基因报告株系、7种融合蛋白标记株系,深入研究epinodosin抑制拟南芥根生长发育的机制,以期为揭示该类化合物的化学生态学作用提供科学依据。本论文主要研究结果如下:（1）60、80和100μM epinodosin对WT拟南芥根系生长具有显著的抑制作用;epinodosin显著减少主根长及侧根与侧根原基总数,并对侧根发育的每个时期均有显著抑制效应。（2）60和80μM epinodosin可增加转基因株系CYCB2;2::GUS根尖分生区细胞中周期蛋白基因CYCB2的活性,表明S/G2期细胞增多,形成了周期阻滞;同时,发现epinodosin可抑制分生组织与伸长区之间皮层细胞的数量,表明根分生区细胞产出减少;60和80μM epinodosin还减小根伸长区细胞的长度;这些结果说明epinodosin可通过减少分生区细胞的有丝分裂并抑制伸长区细胞伸长而对主根和侧根产生抑制效应。（3）60和80μM epinodosin处理拟南芥转基因株系DR5::GUS和DR5::GFP后,发现株系幼苗侧根及主根根尖部GUS显色和主根根尖GFP荧光强度明显增加,表明epinodosin导致DR5活性增强,根尖生长素水平升高,引起根尖顶部生长素积累。（4）对比60和80μM epinodosin影响WT与突变体pin1、pin2、pin3-4、pin4-3、pin5-2、pin7-2、aux1的主根和侧根生长的差异。结果显示,epinodosin显著抑制WT主根长和侧根与侧根原基数,但却未显示出对突变体pin3-4、pin4-3、pin5-2、aux1的侧根与侧根原基的抑制效应,较低浓度epinodosin（60μM）也未显示出对突变体pin1、pin7-2侧根的抑制效应;与WT相比,较低浓度epinodosin（60μM）显示了对突变体pin3-4、pin4-3、aux1主根生长较低的抑制作用,即显示了对主根的抑制回复作用。这些结果说明,pin1、pin3、pin4、pin5、pin7和aux1介导了epinodosin（60和80μM）对侧根形成的抑制作用,而pin3、pin4、aux1介导了epinodosin（60μM）对主根生长的抑制作用。（5）60和80μM epinodosin处理拟南芥融合蛋白株系PIN1::PIN1:GFP、PIN2::PIN2:GFP、PIN3::PIN3:GFP、PIN4::PIN4:GFP、PIN7::PIN7:GFP、AUX1::AUX1:YFP以及转基因株系PIN1::GUS、PIN2::GUS、PIN3::GUS、PIN4::GUS、PIN7::GUS及AUX1::GUS后,发现除PIN1蛋白丰度增加外,PIN2、PIN3、PIN4、PIN7及AUX1蛋白丰度明显减少;除PIN1转录活性增加外,PIN2、PIN3、PIN4、PIN7的转录活性明显受到抑制。这些结果表明,PIN1表达的增加以及PIN2、PIN3、PIN4、PIN7及AUX1表达的减少及可能导致了生长素在根尖积累。（6）对比60和80μM epinodosin影响WT与生长素信号途径突变体tri1-1、iaa17/AXR3、iaa19/msg2、iaa28-myc、iaa31-1、arf7-1、arf10-1、arf16-1、arf19-1主根和侧根生长的差异。结果显示,epinodosin显著抑制WT主根长和侧根与侧根原基数,但却未显示出对突变体iaa17/AXR3、iaa19/msg2、iaa28-myc的主根和侧根与侧根原基的抑制效应,以及未显示出对突变体tri1-1、iaa31-1、arf19-1侧根与侧根原基的抑制效应。其余突变体对epinodosin的响应与WT拟南芥一致。60和80μM对HS::AXR3-3NT-GUS活性明显减弱,表明epinodosin可诱导IAA/AXR3的降解。以上结果表明,iaa17/AXR3、iaa19/msg2、iaa28-myc介导了epinodosin（60和80μM）对主根和侧根形成的抑制作用,而tri1-1、iaa31-1、arf19-1仅介导了对侧根形成的抑制作用。综上,60、80和100μM epinodosin在分子水平上调节生长素输出载体PIN1、PIN2、PIN3、PIN4、PIN7及生长素输入载体AUX1表达,促进生长素的向顶转运,抑制生长素的向基运输,使根尖生长素水平升高,干扰了拟南芥根尖生长素浓度平衡,激活生长素信号转导途径,最终在组织水平上表现为抑制根的生长。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何静

导师: 丁兰

关键词: 拟南芥,化感作用,生长素极性运输,生长素信号转导,根生长

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 西北师范大学

分类号: Q945

DOI: 10.27410/d.cnki.gxbfu.2019.000503

总页数: 99

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• [1].NADPH氧化酶源性活性氧介导epinodosin诱导HL-60细胞分化及细胞骨架重组[J]. 中国细胞生物学学报 2016(03)

标签：拟南芥论文;  化感作用论文;  生长素极性运输论文;  生长素信号转导论文;  根生长论文;