拟南芥早衰突变体els3的基因克隆与功能研究
发布时间：2020-03-19 04:14
【摘要】：叶片衰老是叶片生长发育最后一个阶段,表现为叶片逐渐黄化和光合作用的不断降低。叶片衰老进程受到内部年龄与外部环境因素的影响,其中激素在这些过程中发挥着精确的调控作用。叶片衰老影响作物的产量和品质,探索叶片衰老的激素调控机制对于阐明叶片衰老机理和提高作物产量有着重要意义。本论文通过EMS(甲基磺酸乙酯)诱变筛选获得一个拟南芥叶片早衰突变体els3(early leaf senescence3)。通过图位克隆技术和全基因组重测序技术鉴定并克隆到突变基因ELS3,同时结合衰老表型分析、转录组测序,综合运用遗传学、分子生物学等研究手段,初步阐明ELS3的功能和调控叶片衰老的分子机理。具体研究结果如下:(1)表型分析显示els3突变体在植物生长发育不同时期均出现叶片衰老表型;其中在早期(10天)出现叶绿素含量减少、活性氧含量积累、细胞死亡数量增多等叶片衰老表型。除了衰老表型外,该突变体还同时表现出根部和花序生长发育等缺陷表型。(2)转录组测序结合Real-time PCR分析表明,在els3突变体内衰老相关基因如SAG12、SAG13等上调十几倍,水杨酸合成途径、信号途径和代谢途径的关键基因表达量也均有显著上调。其中水杨酸合成途径关键酶ICS1/SID2的正调控转录因子如WRKY75、ANAC019、SARD1、CBP60g等表达量均上调4倍至10倍左右。(3)水杨酸代谢测定显示els3突变体总水杨酸含量、自由态水杨酸含量以及其羟基化产物2,5-DHBA含量均有显著上升,初步证明els3突变体的早衰与体内水杨酸含量有密切的关系。(4)图位克隆和重测序两种方法相结合克隆到了 el3突变基因AtTPST,编码一个己知的定位在高尔基上的跨膜蛋白,该基因在拟南芥组织中表达广泛,参与植物体内小肽与蛋白的翻译后磺化修饰过程。(5)体外合成TPST修饰后的产物小肽PSK-α来处理els3突变体,并通过小肽处理恢复了 el3的衰老表型。表明TPST的作用是通过修饰产物植物小肽PSK-α从而参与调控植物叶片衰老。(6)利用遗传学方法将els3突变体与水杨酸合成、代谢、信号相关缺陷突变体sid2、nprl进行杂交,得到的双突变体均抑制了els3突变体的衰老表型,进一步证明了 TPST介导水杨酸的合成途径和信号途径参与调节els3突变体的叶片衰老进程;综上所述,本论文筛选鉴定了一个叶片早衰突变体els3,鉴定了其突变基因AtTPST,进一步证明AtTPST介导其底物植物小肽PSK-α和水杨酸信号途径调控植物叶片衰老进程。对于阐明小肽激素调控植物叶片衰老的分子机理有着重要意义。
【图文】：
从地上组织表型来看，首先是ｅ／Ｈ突变体小而狭长的莲座叶，叶片两边向内卷曲逡逑（图１Ｄ），，通过显微镜观察其叶肉细胞的大小并不均一且大多数大于野生型叶肉细胞逡逑（图２Ａ），推测也３突变体从细胞水平影响了叶形的发育。其次通过对花序的观察发逡逑现ｅ／ｄ突变体的花序较少（图２Ｃ），并出现早花的现象（图２Ｂ），其果荚相对于野生逡逑型变短了邋３０％邋（图２Ｄ），但育性正常，整体株高变矮的同时茎也变细（图２Ｅ、Ｆ），逡逑这些说明_灐痘虻娜笔Ф哉逯仓甑厣喜糠值纳し⒂忻飨缘挠跋臁ｅ义洗樱澹渫槐涮宓叵伦橹硇屠纯矗澹觯尥槐涮逶冢柑煊酌缡逼冢屡咧峤铣ぃㄍ煎义希常茫槐涮宓母び胍吧拖啾让飨员涠讨粒保保俺ざ龋ㄍ迹常粒拢本督洗郑义细隙啵ㄍ迹常茫Ｕ馑得魑澹蹋樱驶蛟诓斡敫啃翁ǔ煞矫嬗兄匾淖饔谩ｅ义希玻瑰义
本文编号：2589693
【图文】：
从地上组织表型来看，首先是ｅ／Ｈ突变体小而狭长的莲座叶，叶片两边向内卷曲逡逑（图１Ｄ），，通过显微镜观察其叶肉细胞的大小并不均一且大多数大于野生型叶肉细胞逡逑（图２Ａ），推测也３突变体从细胞水平影响了叶形的发育。其次通过对花序的观察发逡逑现ｅ／ｄ突变体的花序较少（图２Ｃ），并出现早花的现象（图２Ｂ），其果荚相对于野生逡逑型变短了邋３０％邋（图２Ｄ），但育性正常，整体株高变矮的同时茎也变细（图２Ｅ、Ｆ），逡逑这些说明_灐痘虻娜笔Ф哉逯仓甑厣喜糠值纳し⒂忻飨缘挠跋臁ｅ义洗樱澹渫槐涮宓叵伦橹硇屠纯矗澹觯尥槐涮逶冢柑煊酌缡逼冢屡咧峤铣ぃㄍ煎义希常茫槐涮宓母び胍吧拖啾让飨员涠讨粒保保俺ざ龋ㄍ迹常粒拢本督洗郑义细隙啵ㄍ迹常茫Ｕ馑得魑澹蹋樱驶蛟诓斡敫啃翁ǔ煞矫嬗兄匾淖饔谩ｅ义希玻瑰义
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