UV-B诱导保卫细胞ACC合酶基因表达与UVR8信号通路和MPK6的关系

发布时间：2020-03-27 03:08

【摘要】：紫外线B(UV-B)辐射作为一种环境因子影响着植物的形态建成和生理反应等过程。植物对UV-B辐射的响应可分为依赖于UVR8的UV-B专一信号通路和不依赖于UVR8的UV-B非专一信号通路。UVR8信号通路在极低的UV-B剂量下就可启动,主要调节植物的光形态建成,其通路成员主要包括正调节因子UVR8、COP1和HY5/HYH以及负调节因子RUP1/RUP2等。UV-B非专一信号通路在高剂量UV-B下启动,主要调节与胁迫刺激有关的基因表达,其通路信号分子包括活性氧、茉莉酸、乙烯、丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)等。前人研究已表明UV-B辐射能诱导乙烯生物合成限速酶1-氨基环丙烷-1-铵酸(ACC)合酶(ACS)的基因表达、酶活性增高以及乙烯的生成。同时,本实验室研究发现乙烯介导了 UV-B辐射诱导气孔关闭的过程。但是,目前对于UV-B辐射诱导了拟南芥叶片保卫细胞中哪些ACS基因的表达及其与UVR8信号通路的关系尚不清楚。其次,MPK6作为UV-B非专一信号通路的信号分子,参与了 UV-B诱导的气孔关闭,但其是否参与调控叶片保卫细胞中ACS基因表达也不清楚。另外,HY5是bZIP家族的转录因子,是否能直接结合到ACS基因的启动子上调控其表达更不清楚。为了阐明上述问题,本文以拟南芥野生型(Col-O、Ws、Ler)、UVR8信号通路主要成员UVR8、COP1、HY5/HYH和RUP1/2的功能缺失突变体以及MPK6和MKP1的功能缺失突变体为材料,首先利用RT-PCR和启动子融合GUS报告基因的基因表达分析技术研究了0.5 W·m-2 UV-B辐射对叶片下表皮和保卫细胞中ACS基因表达的影响及其与UVR8信号通路和MKP1/MPK6的关系,然后利用酵母单杂交技术从DNA水平上研究了 HY5和ACS基因启动子的互作关系。本文得到的主要实验结果和结论如下:1.UV-B辐射处理后,拟南芥野生型叶片下表皮及保卫细胞中ACS2、ACS4、ACS5、ACS6、ACS7、ACS8和ACS11基因的表达与可见光下相比均有明显的上调,说明UV-B辐射能诱导拟南芥野生型叶片保卫细胞中这7个ACS基因的表达,暗示它们可能都参与了 UV-B辐射诱导叶片保卫细胞乙烯生成的过程。2.与野生型相比,uvr8、cop1和hy5hyh突变体显著促进了 UV-B辐射对拟南芥叶片下表皮和保卫细胞中ACS2、ACS4、ACS5相ACS6基因表达的诱导作用,而抑制了 UV-B辐射对拟南芥叶片下表皮和保卫细胞中ACS7、ACS8和ACS11基因表达的促进作用;相反,rup1/rup2突变体显著抑制了 UV-B辐射对拟南芥叶片下表皮和保卫细胞中ACS2、ACS4、ACS5和ACS6基因表达的诱导作用,而促进了 UV-B辐射对拟南芥叶片下表皮和保卫细胞中ACS7、ACS8和ACS11基因表达的诱导作用,说明UVR8信号通路参与了 UV-B对拟南芥叶片保卫细胞ACS基因表达的调控作用,且UVR8信号通路正调节因子UVR8、COPl、HY5/HYH在UV-B诱导ACS2、ACS4、ACS5和ACS6表达中起负调节作用,在UV-B诱导ACS7、ACS8和ACS11表达中起正调节作用,而UVR8信号通路负调节因子RUP1/RUP2在UV-B诱导ACS2、ACS4、ACS5和ACS6表达中起正调节作用,在UV-B诱导ACS7、ACS8和ACS11表达中起负调节作用。3.酵母单杂交实验结果显示,HY5能与ACS2基因启动子上的G-box直接结合,但不能与其它ACS基因启动子直接互作,暗示UVR8信号通路的转录因子HY5介导UV-B辐射调控叶片保卫细胞ACS2基因的表达可能通过直接互作的方式,而介导UV-B辐射调控其他ACS基因的表达可能通过间接的方式。4.与野生型相比,mpk6突变体显著抑制了 UV-B辐射对拟南芥叶片下表皮和保卫细胞中ACS2、ACS4、ACS5、ACS6、ACS7、ACS8和ACS11基因表达的诱导作用,而mkpl突变体明显促进了 UV-B辐射对这些ACS基因表达的诱导作用,说明MKP1及其靶蛋白MPK6均参与了 UV-B辐射对拟南芥叶片保卫细胞ACS基因表达的调控作用,且MPK6在UV-B诱导保卫细胞ACS1基因表达中起正调节作用,而MKP1在UV-B诱导保卫细胞ACS基因表达中起负调节作用。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.2

【参考文献】