小麦TaSnRK2.9基因的抗逆功能研究
发布时间：2021-09-07 14:30
非生物逆境胁迫如干旱、高盐和极端温度等严重影响着植物生长发育过程,引起农作物产量和品质下降,威胁农业的可持续发展。为应对各种非生物胁迫的危害,植物在长期的进化过程中形成了一系列的生理生化机制,例如活性氧ROS清除、离子平衡和渗透调节等。研究表明,许多基因如蛋白激酶和转录因子等编码基因,在植物非生物逆境胁迫应答中发挥着重要的作用。蔗糖非酵解1-相关蛋白激酶2（Sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2s）是一类在植物中发现的特异性蛋白激酶,参与脱落酸（Abscisic acid,ABA）介导的信号通路,在植物对非生物胁迫的应答中发挥着重要作用。但在重要粮食作物小麦中有关SnRK2s的研究报道较少。我们从普通小麦中鉴定、克隆得到一个新的Sn RK2基因家族成员,并命名为TaSnRK2.9。本文对TaSnRK2.9在响应干旱和高盐等非生物逆境胁迫中的作用开展了研究工作,主要研究内容和研究结果如下:1)利用荧光定量PCR技术分析了小麦幼苗在不同胁迫处理下以及不同发育时期TaSnRK2.9的表达情况。结果表明,聚乙二醇（PEG）...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
渗透胁迫和信号ABA信号通路[1]
华中科技大学博士学位论文8图1.2ABA非依赖性信号通路[61]Figure1.2ABA-independentsignalingpathway[61]ABA能够强激活SnRK2.2,SnRK2.3和SnRK2.6/OST1，微弱地激活SnRK2.7和SnRK2.8[43]。拟南芥中snrk2.2/3/6三突变体植物在种子的萌发、幼苗的生长、气孔闭合以及基因的调控方面对ABA都是极度不敏感型[62]。许多ABA应答的效应蛋白都是SnRK2激酶的直接底物。bZIP转录因子例如ABI5和ABFs都可以被SnRK2s磷酸化[63]。很多的ABA信号发生在质膜，PYLs和质膜的关联是由与C2结构域蛋白的相互作用而介导的[64]。质膜蛋白例如离子通道SLAC1是SnRK2的底物，能够介导ABA引起的气孔关闭以及减少在干旱胁迫下的蒸腾失水[65]。磷酸化蛋白组学研究发现了数十种SnRK2底物蛋白，包括对叶绿体功能、开花时间控制、小RNA、染色质调节和RNA剪接等非常重要的几种蛋白[66]。ABA信号核心调控模型PYL-PP2C-SnRK2激活了包含MAPKKKs（MAPKKK17/18）、MAPKK（MKK3）和MAPKs（MPK1/2/7/14）的MAPK级联信号通路，而这将通过磷酸化调控很多ABA响应蛋白[41]。当磷酸化在质外空间产生O2-时，ABA激活的SnRK2s也能磷酸化质膜NADPH氧化酶RbohF，O2-随之形成H2O2，而H2O2是一个能够介导不同ABA应答和气孔关
华中科技大学博士学位论文111000毫米的速度移动[84]。钙和活性氧波已被证明能引起远端组织的转录反应[84]。如图1.3，ROS波需要质膜NADPH氧化酶RbohD[85]，而钙离子波依赖于液泡离子通道TPC1，TPC1可能参与钙诱导的钙释放[84]。RBoHD被钙依赖性蛋白激酶CPK5磷酸化，它可以被ROS激活，是系统防御反应所必需的[86]。由此产生的一个模型是，NADPH氧化酶产生的ROS触发细胞内的钙信号，通过钙反应激酶激活更多的NADPH氧化酶，从而在ROS和钙信号之间产生自传播的相互激活回路。RbohD产生的H2O2可能通过质膜固有蛋白/水通道(PIP)进入细胞[4]，而激活质膜钙通道可能需要GHR1或一个小RLK的参与[70]。由活性氧激活的质膜钙通道尚未被发现，此外，钙离子和活性氧波如何与远距离电子信号的传输相关联尚不明确。图1.3系统性信号通路模型[1]Figure1.3Modelofsystemicstresssignaling[1]1.2SnRK蛋白在非生物逆境胁迫中的研究进展通过对植物非生物逆境胁迫的研究现状分析，我们发现磷酸激酶SnRK2s在植物响应非生物逆境胁迫的多种信号通路中都发挥着重要作用，如离子胁迫信号通路的SOS途径，渗透胁迫信号通路、ABA依赖型信号通路和ABA非依赖型信号通路等。因此，本研究选择了SnRK2s作为研究对象。1.2.1CDPK-SnRK超家族CDPK-SnRK超家族包含7种类型的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶：钙依赖性蛋白激酶CDPK（calcium-dependentproteinkinases），CDPK相关激酶CRK（CDPK-relatedkinases），磷酸烯醇丙酮酸羧化酶激酶PPCKs（phosphoenolpyruvatecarboxylase
【参考文献】：
期刊论文
[1]ROP11 GTPase Negatively Regulates ABA Signaling by Protecting ABI1 Phosphatase Activity from Inhibition by the ABA Receptor RCAR1/PYL9 in Arabidopsis[J]. Viswanathan Chinnusamy,Ray Bressan. Journal of Integrative Plant Biology. 2012(03)
[2]W55a Encodes a Novel Protein Kinase That Is Involved in Multiple Stress Responses[J]. Zhao-Shi Xu1,Li Liu1,2,Zhi-Yong Ni1,Pei Liu1,Ming Chen1,Lian-Cheng Li1,Yao-Feng Chen2 and You-Zhi Ma1(1National Key Facility of Crop Gene Resources and Genetic Improvement(NFCRI),Key Laboratory of Crop Genetics and Breeding,Ministry of Agriculture,Institute of Crop Science,the Chinese Academy of Agricultural Sciences(CAAS),Beijing 100081,China;2Agronomy College,Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry,Yangling 712100,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(01)
本文编号：3389715
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
渗透胁迫和信号ABA信号通路[1]
华中科技大学博士学位论文8图1.2ABA非依赖性信号通路[61]Figure1.2ABA-independentsignalingpathway[61]ABA能够强激活SnRK2.2,SnRK2.3和SnRK2.6/OST1，微弱地激活SnRK2.7和SnRK2.8[43]。拟南芥中snrk2.2/3/6三突变体植物在种子的萌发、幼苗的生长、气孔闭合以及基因的调控方面对ABA都是极度不敏感型[62]。许多ABA应答的效应蛋白都是SnRK2激酶的直接底物。bZIP转录因子例如ABI5和ABFs都可以被SnRK2s磷酸化[63]。很多的ABA信号发生在质膜，PYLs和质膜的关联是由与C2结构域蛋白的相互作用而介导的[64]。质膜蛋白例如离子通道SLAC1是SnRK2的底物，能够介导ABA引起的气孔关闭以及减少在干旱胁迫下的蒸腾失水[65]。磷酸化蛋白组学研究发现了数十种SnRK2底物蛋白，包括对叶绿体功能、开花时间控制、小RNA、染色质调节和RNA剪接等非常重要的几种蛋白[66]。ABA信号核心调控模型PYL-PP2C-SnRK2激活了包含MAPKKKs（MAPKKK17/18）、MAPKK（MKK3）和MAPKs（MPK1/2/7/14）的MAPK级联信号通路，而这将通过磷酸化调控很多ABA响应蛋白[41]。当磷酸化在质外空间产生O2-时，ABA激活的SnRK2s也能磷酸化质膜NADPH氧化酶RbohF，O2-随之形成H2O2，而H2O2是一个能够介导不同ABA应答和气孔关
华中科技大学博士学位论文111000毫米的速度移动[84]。钙和活性氧波已被证明能引起远端组织的转录反应[84]。如图1.3，ROS波需要质膜NADPH氧化酶RbohD[85]，而钙离子波依赖于液泡离子通道TPC1，TPC1可能参与钙诱导的钙释放[84]。RBoHD被钙依赖性蛋白激酶CPK5磷酸化，它可以被ROS激活，是系统防御反应所必需的[86]。由此产生的一个模型是，NADPH氧化酶产生的ROS触发细胞内的钙信号，通过钙反应激酶激活更多的NADPH氧化酶，从而在ROS和钙信号之间产生自传播的相互激活回路。RbohD产生的H2O2可能通过质膜固有蛋白/水通道(PIP)进入细胞[4]，而激活质膜钙通道可能需要GHR1或一个小RLK的参与[70]。由活性氧激活的质膜钙通道尚未被发现，此外，钙离子和活性氧波如何与远距离电子信号的传输相关联尚不明确。图1.3系统性信号通路模型[1]Figure1.3Modelofsystemicstresssignaling[1]1.2SnRK蛋白在非生物逆境胁迫中的研究进展通过对植物非生物逆境胁迫的研究现状分析，我们发现磷酸激酶SnRK2s在植物响应非生物逆境胁迫的多种信号通路中都发挥着重要作用，如离子胁迫信号通路的SOS途径，渗透胁迫信号通路、ABA依赖型信号通路和ABA非依赖型信号通路等。因此，本研究选择了SnRK2s作为研究对象。1.2.1CDPK-SnRK超家族CDPK-SnRK超家族包含7种类型的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶：钙依赖性蛋白激酶CDPK（calcium-dependentproteinkinases），CDPK相关激酶CRK（CDPK-relatedkinases），磷酸烯醇丙酮酸羧化酶激酶PPCKs（phosphoenolpyruvatecarboxylase
【参考文献】：
期刊论文
[1]ROP11 GTPase Negatively Regulates ABA Signaling by Protecting ABI1 Phosphatase Activity from Inhibition by the ABA Receptor RCAR1/PYL9 in Arabidopsis[J]. Viswanathan Chinnusamy,Ray Bressan. Journal of Integrative Plant Biology. 2012(03)
[2]W55a Encodes a Novel Protein Kinase That Is Involved in Multiple Stress Responses[J]. Zhao-Shi Xu1,Li Liu1,2,Zhi-Yong Ni1,Pei Liu1,Ming Chen1,Lian-Cheng Li1,Yao-Feng Chen2 and You-Zhi Ma1(1National Key Facility of Crop Gene Resources and Genetic Improvement(NFCRI),Key Laboratory of Crop Genetics and Breeding,Ministry of Agriculture,Institute of Crop Science,the Chinese Academy of Agricultural Sciences(CAAS),Beijing 100081,China;2Agronomy College,Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry,Yangling 712100,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(01)
本文编号：3389715
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