玉米PHYB1基因在拟南芥中的功能分析
发布时间：2020-09-18 16:28
光作为一个重要的环境因子影响植物生长发育的诸多方面,如开花时间、种子萌发、抗逆反应等。植物通过多种光受体感受环境中的光信号,其中以红光与远红光受体——光敏色素研究最为透彻。前人研究表明,将拟南芥phyB的104与361位点的酪氨酸(Y)改造为苯丙氨酸(F)可增强其感光性。玉米中有两个光敏色素基因phytochrome B1(PHYB1)和phytochrome B2(PHYB2)。为了研究玉米光敏色素B1的功能,我们构建了野生型ZmPHYB1~(WT),ZmPHYB1~(Y98F)(拟南芥Y104F)和ZmPHYB1~(Y359F)(拟南芥Y361F)3种重组质粒,并将这3种重组质粒转入拟南芥功能缺失突变体phyB-9中。对转基因株系进行表型分析,同时,对ZmPHYB1进行功能分析。主要结果如下:1、通过Basta抗性筛选获得多个转基因纯合株系;2、在白光(WL)与红光(Rc)处理条件下,所有转基因株系的下胚轴比功能缺失突变体phyB-9的下胚轴短,且ZmPHYB1~(Y98F)与ZmPHYB1~(Y359F)转基因株系的下胚轴较野生型ZmPHYB1~(WT)的下胚轴短;长日照条件下,转基因株系的叶柄短于功能缺失突变体phyB-9的叶柄;3、3种转基因株系的ZmPHYBs-YFP经红光处理后可以进入细胞核,形成speckles;4、转基因株系开花时间较突变体phyB-9晚;转基因株系的莲座叶数量增多。此外,ZmPHYB1~(Y98F)与ZmPHYB1~(Y359F)转基因株系开花甚至晚于ZmPHYB1~(WT)转基因株系开花;5、ZmPHYB1的3种形式可以与AtPIF1/3/4/5在细胞核中互作;6、避荫反应响应基因ATHB2、IAA29、PIL1及HFR1与生长素响应基因YUC5、YUC8和YUC9的表达水平,与突变体phyB-9比较,在三种转基因植株中均发生改变。综上所述,ZmPHYB1可以恢复功能缺失突变体phyB-9下胚轴伸长、叶柄长度、开花时间等表型,但不能有效恢复叶绿体的合成。Y98F和Y359F氨基酸的替换可以增加ZmphyB1的活性。在分子水平,ZmPHYB1可与拟南芥AtPIFs互作并诱导下游避荫反应响应基因和生长素响应基因的表达。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：Q943.2;S513
【部分图文】：
图 1.1 日光光谱分布Fig 1.1 Spectral distribution of the photon fluence rate of daylight 避荫反应在双子叶植物中的研究进展目前拟南芥中遮荫反应分子机理的研究相当完善。如图 1.2 所示为生长在高 R下的拟南芥植株。可以清楚地观察到叶柄伸长，叶面积减少等表型。由于避荫号级联反应、植物激素信号途径和生长反应，故而避荫反应是一个十分chera et al., 2013; Smith, 2003)。也正是因为其复杂性，该领域已有研究主要集芥上，而对于其他植物，尤其是作物上的研究十分有限。植物间的相互遮挡导例(R:FR)下降，通常认为这是触发避荫反应的因素。在低 R:FR 条件下，双子杆和叶柄显著增长 (Morgan et al., 1981)以及茎叶夹角变小(叶片上翘)(Whitelam表明，光敏色素 B(phytochrome B，PHYB)是感受环境中红光变化的主要光受反应的激活因子(Halliday et al., 1994)。同时避荫反应还涉及到光敏色素 A(phyA)、趋光素、UVR8(UV RESISTANCE LOCUS 8)及蓝光受体-隐花色素(cryptopc其中 phyA 可以拮抗 phyB 的作用(Yang et al., 2017)；趋光素及 UVR8 可以调节
图 1.2 拟南芥在 high R : FR(a) 和 low R:FR(b)的表型Fig 1.2 Phenotype of Arabidopsis in high R: FR(a) and low R: F应在单子叶植物中的研究进展单子叶植物在低 R:FR 生长条件下，会出现顶端优势增加收获量减少、易倒伏、雌雄间隔增大等不利影响。尤其在产甚至绝收。正如双子叶植物一样(Kebrom et al., 2007)，选择牺牲生殖生长以增加营养生长来争夺更多资源，这势植密度的一个重要的决定因素。植物中避荫反应的相关研究主要集中于株型方面。TB1(T制分枝的转录因子，对高粱施加远红光(FR)会使得其表006)。拟南芥同源基因 TB1-like1 在调控腋芽发育中也有类高粱中，TB1 激活转录因子 GT1(GRASSY TILLERS1, GT减少(Kebrom et al., 2006; Whipple et al., 2011)。GT1 的组，从而使作物产生更强的光合能力。在独脚金内酯信号XILLARY BUD GROWTH2, MAX2)与 DRM1(DORMAN
.3 拟南芥中 phyB 和 PIF 蛋白在调节植物避荫反应中起关键调控psis phyB and PIF proteins play the key role in regulating plant shade意义及内容的最大的粮食作物。随着耕地压力的不断加剧，增加单位首要选择目标。在玉米育种上，合适的株高与穗位、最获得理想株型、产量和生物量的一个关键指标，也是适有研究表明，在高密度情况下，避荫反应综合征是阻碍条件下的不同基因的表达情况至关重要。同时通过分析号通路对培育新品种有很大的指导意义。拟南芥红光与由光敏色素 phyB 感知，根据序列比对，ZmPHYB1 与我们采取转基因技术探究 ZmPHYB1 在拟南芥中发挥的导意义。
本文编号：2821891
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：Q943.2;S513
【部分图文】：
图 1.1 日光光谱分布Fig 1.1 Spectral distribution of the photon fluence rate of daylight 避荫反应在双子叶植物中的研究进展目前拟南芥中遮荫反应分子机理的研究相当完善。如图 1.2 所示为生长在高 R下的拟南芥植株。可以清楚地观察到叶柄伸长，叶面积减少等表型。由于避荫号级联反应、植物激素信号途径和生长反应，故而避荫反应是一个十分chera et al., 2013; Smith, 2003)。也正是因为其复杂性，该领域已有研究主要集芥上，而对于其他植物，尤其是作物上的研究十分有限。植物间的相互遮挡导例(R:FR)下降，通常认为这是触发避荫反应的因素。在低 R:FR 条件下，双子杆和叶柄显著增长 (Morgan et al., 1981)以及茎叶夹角变小(叶片上翘)(Whitelam表明，光敏色素 B(phytochrome B，PHYB)是感受环境中红光变化的主要光受反应的激活因子(Halliday et al., 1994)。同时避荫反应还涉及到光敏色素 A(phyA)、趋光素、UVR8(UV RESISTANCE LOCUS 8)及蓝光受体-隐花色素(cryptopc其中 phyA 可以拮抗 phyB 的作用(Yang et al., 2017)；趋光素及 UVR8 可以调节
图 1.2 拟南芥在 high R : FR(a) 和 low R:FR(b)的表型Fig 1.2 Phenotype of Arabidopsis in high R: FR(a) and low R: F应在单子叶植物中的研究进展单子叶植物在低 R:FR 生长条件下，会出现顶端优势增加收获量减少、易倒伏、雌雄间隔增大等不利影响。尤其在产甚至绝收。正如双子叶植物一样(Kebrom et al., 2007)，选择牺牲生殖生长以增加营养生长来争夺更多资源，这势植密度的一个重要的决定因素。植物中避荫反应的相关研究主要集中于株型方面。TB1(T制分枝的转录因子，对高粱施加远红光(FR)会使得其表006)。拟南芥同源基因 TB1-like1 在调控腋芽发育中也有类高粱中，TB1 激活转录因子 GT1(GRASSY TILLERS1, GT减少(Kebrom et al., 2006; Whipple et al., 2011)。GT1 的组，从而使作物产生更强的光合能力。在独脚金内酯信号XILLARY BUD GROWTH2, MAX2)与 DRM1(DORMAN
.3 拟南芥中 phyB 和 PIF 蛋白在调节植物避荫反应中起关键调控psis phyB and PIF proteins play the key role in regulating plant shade意义及内容的最大的粮食作物。随着耕地压力的不断加剧，增加单位首要选择目标。在玉米育种上，合适的株高与穗位、最获得理想株型、产量和生物量的一个关键指标，也是适有研究表明，在高密度情况下，避荫反应综合征是阻碍条件下的不同基因的表达情况至关重要。同时通过分析号通路对培育新品种有很大的指导意义。拟南芥红光与由光敏色素 phyB 感知，根据序列比对，ZmPHYB1 与我们采取转基因技术探究 ZmPHYB1 在拟南芥中发挥的导意义。
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1 马晓净;玉米PHYB1基因在拟南芥中的功能分析[D];中国农业科学院;2018年
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