白桦BpIAA10基因通过生长素信号途径调控白桦营养器官形成的机制研究

发布时间：2023-06-03 10:03

　　生长素是植物生长发育过程中的一类重要激素,对植物生长和发育(如器官的发生、形态建成、向性反应、顶端优势及组织分化等)起着十分重要的调控作用。生长素信号途径中的关键转录因子Aux/IAA对于信号的传导不可或缺。虽然在模式植物中的Aux/IAA转录因子的研究较为成熟,但是在林木中鲜有研究。因此,开展白桦Aux/IAA基因的功能研究及其参与的信号通路机制研究意义重大。根据前期白桦Aux/IAA家族基因(BpIAAs)的表达特性研究和生物信息学分析,筛选出一条在不同倍性白桦中始终高表达且保守结构域完整的基因BpIAA10,为了进一步探讨该基因在白桦生长发育过程中的功能及调控机制,我们开展了BpIAA10启动子功能分析、白桦的遗传转化、转基因白桦表型分析、转录组测定、酵母单杂交和酵母双杂交等一系列分子生物学和生理学实验。通过对BpIAA10启动子序列(转录起始位点上游1559bp)分析发现,该区域包含多种激素和光响应元件,暗示着BpIAA10基因可能能够响应多种激素和光的诱导。进一步克隆启动子并构建载体,对获得转BpProIAA10::Luc拟南芥的研究表明,该启动子主要启动BpIAA10基因在...

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 Aux/IAA转录因子
    1.3 生长素响应元件
    1.4 与Aux/IAA转录因子/Aux/IAA基因互作的蛋白质
    1.5 Aux/IAA转录因子研究概况
        1.5.1 Aux/IAA转录因子在植物生长发育过程中的作用
        1.5.2 Aux/IAA转录因子与其他植物激素、光信号的交互作用
    1.6 Aux/IAA转录因子的作用机制
    1.7 植物启动子研究
        1.7.1 植物启动子简介
        1.7.2 植物启动子分类
        1.7.3 植物启动子研究现状
    1.8 生长素调控植物发育的相关生物进程
        1.8.1 生长素参与植物幼叶的发生
        1.8.2 生长素参与调控植物休眠芽的形成
        1.8.3 生长素影响植物根的起始和发育
        1.8.4 生长素影响植物的顶端优势
        1.8.5 生长素影响植物气孔的起始和分化
        1.8.6 生长素参与调控植物功能叶的极性发育
    1.9 本研究的目的意义和技术路线
        1.9.1 目的意义
        1.9.2 技术路线
2 白桦Aux/IAA家族基因的时序表达及生物信息学分析
    2.1 材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 主要仪器设备与试剂
    2.2 方法
        2.2.1 白桦BpIAA基因家族成员的鉴定与序列分析
        2.2.2 进化树的构建、内含子-外显子结构分析、染色体定位及基序预测
        2.2.3 qRT-PCR分析
        2.2.4 激素测定
    2.3 结果与分析
        2.3.1 白桦BpIAA家族基因序列分析
        2.3.2 BpIAA家族基因的染色体定位以及基因结构分析
        2.3.3 BpIAA家族的蛋白结构及进化关系
        2.3.4 不同倍性白桦中20条BpIAA基因时序的时序表达特性
        2.3.5 四倍体白桦和二倍体白桦中内源激素IAA测定
    2.4 小结
3 白桦BpIAA10启动子功能研究
    3.1 材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 菌种和质粒
        3.1.3 引物合成
        3.1.4 分子试剂与化学药品
        3.1.5 主要仪器设备
    3.2 方法
        3.2.1 白桦BpIAA10启动子的预测及序列分析
        3.2.2 白桦BpIAA10启动子的克隆及载体构建
        3.2.3 p1300-BpProIAA10::Luc在拟南芥中的遗传转化
        3.2.4 白桦BpIAA10基因的表达特性研究
    3.3 结果与分析
        3.3.1 BpIAA10启动子序列分析
        3.3.2 BpIAA10启动子克隆、载体构建及遗传转化
        3.3.3 白桦BpIAA10基因的表达特性研究
    3.4 小结
4 白桦BpIAA10基因的功能研究
    4.1 材料
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 载体和菌株
        4.1.3 试剂和培养基
        4.1.4 主要仪器、耗材和相关软件
    4.2 方法
        4.2.1 白桦BpIAA10基因的克隆及植物超表达载体的构建
        4.2.2 白桦BpIAA10蛋白的亚细胞定位
        4.2.3 白桦BpIAA10基因的植物抑制表达载体的构建
        4.2.4 白桦的遗传转化
        4.2.5 转基因株系的分子检测
        4.2.6 白桦转基因株系的表型观察
        4.2.7 石蜡切片的制作
        4.2.8 相关激素测定
        4.2.9 转录组测序及分析
        4.2.10 qRT-PCR分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 BpIAA10基因克隆及植物超表达载体构建
        4.3.2 白桦BpIAA10转录因子的亚细胞定位
        4.3.3 白桦BpIAA10基因的遗传转化及转基因白桦的多重分子检测
        4.3.4 BpIAA10基因影响白桦顶端幼叶的发育
        4.3.5 BpIAA10基因影响白桦休眠芽形成
        4.3.6 BpIAA10参与调控白桦不定根发育
        4.3.7 BpIAA10参与白桦气孔发育
        4.3.8 BpIAA10基因参与白桦高生长
        4.3.9 BpIAA10影响白桦功能叶基顶轴方向发育
    4.4 小结
5 酵母单杂交和酵母双杂交筛选BpIAA10启动子/BpIAA10转录因子的互作蛋白
    5.1 材料
        5.1.1 植物材料
        5.1.2 菌种与质粒
        5.1.3 引物合成
        5.1.4 主要仪器设备
        5.1.5 试剂与培养基
    5.2 方法
        5.2.1 白桦cDNA文库构建
        5.2.2 酵母单杂交筛选BpIAA10启动子的互作蛋白
        5.2.3 验证酵母单杂交结果
        5.2.4 pGBKT7-IAA10诱饵载体的构建
        5.2.5 pGBKT7-IAA10的自激活和毒性检测
        5.2.6 pGBKT7-IAA10和pGADT7-cDNA文库质粒共转化酵母细胞
        5.2.7 阳性克隆的生物信息学分析
        5.2.8 双分子荧光互补(BiFC)验证酵母双杂交筛选出的互作蛋白
    5.3 结果与分析
        5.3.1 白桦cDNA文库的构建及质量检测
        5.3.2 酵母单杂交筛选BpIAA10基因的上游调控因子
        5.3.3 植物细胞中验证酵母单杂交筛选结果
        5.3.4 诱饵载体构建
        5.3.5 诱饵载体的自激活及毒性检测
        5.3.6 pGBKT7-IAA10与pGADT7-cDNA共转化后的筛选
        5.3.7 阳性克隆的生物信息学分析
        5.3.8 双分子荧光互补(BiFC)在植物细胞内验证候选蛋白的互作
    5.4 小结
6 讨论
结论
工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
附件



本文编号：3829128