OsU496A在生长素和细胞分裂素调控水稻籽粒灌浆中的作用
发布时间：2020-09-24 06:37
水稻籽粒灌浆过程是稻米产量形成和品质构建的关键阶段,其生理和分子机理的探究一直是研究重点和难点。水稻籽粒灌浆过程实质是同化物向籽粒充实和积累的过程,此过程受包括生长素和细胞分裂素在内的多种植物激素的调控。植物激素调控水稻籽粒灌浆的分子机制研究正逐步展开。OsU496A是一个在水稻籽粒胚乳中特异性表达的未知功能的膜蛋白。本研究以OsU496A干扰表达转基因水稻株系(RNAi-37)、过表达转基因水稻株系(OX-43)和野生型(日本晴,WT)水稻为材料,通过对灌浆过程中籽粒内源生长素和细胞分裂素含量、相关基因表达情况以及外源IAA和6-BA(6-苄氨基腺嘌呤)处理下不同转基因水稻籽粒灌浆生理生化指标和灌浆关键酶基因的表达情况的测定,研究了 OsU496A在生长素和细胞分裂素调控水稻籽粒灌浆过程中的作用,主要结果如下:1.OsU496 干扰表达转基因水稻(RNAi-37)籽粒内生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)含量在整个灌浆过程中都显著低于野生型,而过表达转基因水稻(OX-43)籽粒内IAA和CTK含量峰值略高于野生型,但没有显著差异。RNAi-37和OX-43籽粒内生长素和细胞分裂素代谢和调控相关基因的表达情况的测定结果表明,OsU496A参与了水稻籽粒内IAA的合成与运输过程以及细胞分裂素的分解过程,导致籽粒内IAA和CTK含量变化,并且参与调控了在籽粒内IAA和CTK介导的信号转导过程。2.外源IAA和6-BA处理可促进野生型水稻籽粒灌浆过程中OsU496A的表达。与野生型相比,外源激素处理显著增加了RNAi-37籽粒重量,而对OX-43粒重增加不明显。水稻籽粒灌浆动态分析表明,外源激素处理显著提高了RNAi-3 和野生型水稻最大灌浆速率Gmax,同时显著降低了RNAi-3 籽粒活跃灌浆期D以及达到最大灌浆速率的时间Tmax从而显著地提高其灌浆效率。进一步分析籽粒蔗糖—淀粉代谢、转化关键酶活性和基因表达情况表明,OsU496A可通过参与生长素和细胞分裂素对蔗糖—淀粉转化关键酶(SuS、AGPase、SSS、DBE),特别是SuS和SSS酶活性的调控过程,促进同化物的转化与淀粉合成,进而影响籽粒的粒重,从而正向调控了生长素和细胞分裂素介导的水稻籽粒灌浆过程。3.采用酵母双杂交技术在水稻cDNA文库里筛选得到54个阳性酵母克隆。其中E3泛素连接酶蛋白编码基因ARI2阳性克隆点最多,达到26个。综上所述,推测OsU496A可能是通过与E3泛素连接酶相互作用,促进IAA转录抑制因子的降解,从而激活生长素转录因子,引起下游生长素调控基因的表达,提高籽粒中灌浆相关酶活性,从而正向调控水稻籽粒灌浆进程;另一方面,OsU496A可通过抑制细胞分裂素氧化酶基因的表达,从而增加了籽粒内细胞分裂素含量,进而正向调控细胞分裂素的信号转导途径,促进水稻籽粒灌浆。本结果初步探明了 OsU496A在生长素和细胞分裂素调控的水稻籽粒灌浆过程中的作用,可为进一步解析OsU496A的功能和提高水稻的产量奠定基础。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511
【部分图文】：
＿逡逑为ＡＤＰＧ，随后在ＳＳ、ＳＢＥ、ＤＢＥ酶作用下转化成直链淀粉，而在ＧＢＳＳ酶作用下转化成逡逑支链淀粉（图１．１－Ｂ）。逡逑Ａ逦Ｓｕｃｒｏｓｅ逡逑＾邋逦Ｉ邋逦逡逑＜⑴丨丨ＩＩ＾＿＿＿＿＿＿｜丨⑴—Ｓｌｉｃｒｏ＾ｃ逦ＩＣｄＬ＾ｌｌＴ＾Ｘ逡逑／邋Ｉ丨乔Ｉ■二邋逦逦＼逡逑／＂（ｉｉｏＬ邋ｔ邋ｒｉ，＾逡逑ＩＤＩＷｕｃｗ邋？■邋｜Ｖ｜Ｑ．逦—＾逡逑Ｃ；６Ｉ＞邋＜逦ｓ＾ＣＩＰ邋—＾邋Ｖｌ）ｌ＊８ｌ？ｃｅ＞ｒ逡逑，，九＇逦产＜逦，，一象、逡逑严哪＝ｆ邋＝邋＾邋＝＝＝＂＾逡逑Ｇ６Ｐ逦９＾邋ＣＩＶ逦＞邋＼Ｉ）ｒｓｌｏｃｔ？＜逡逑／－逡逑ｗ邋ＯＢｆｉ逡逑ｌｉｊ邋ｓｔａｒｃｈ逦ＪｊｊＪ逡逑Ｂ逦＜；，ｐ逡逑ｉ邋Ａ＜；Ｐａ＊逡逑＼ｌ）ｌ＊＾ｌｕＣｆ？ＮＣ逡逑ｎ邋＾逡逑ｆ逦＾邋ｔｃｆｃａｉｎ邋ｄｔｗｇｊｔｋＭ）逡逑＿＿邋’＼＼邋＂邋．逦逡逑—＾（；ＢＳＳ逡逑ＢＫ逦ａ－！．４－＜Ｊｉｕｃａｎ逡逑逦＾邋｜逦＊逡逑ｌ？＞邋ｔＳｒ？？ｉ？Ｋ邋ｊｍｐｍｐｅｒ邋ｂｒ？ｃｗｒＷ？＞邋？、、＇邋｜逡逑ＤＭ，逦慕逡逑Ａｍ％邋！＜？｛＞ｃｃ（ｉｔｔ逡逑图１．１淀粉合成途径和相关代谢（Ｎａｋａｍｕｒａ，邋２０１５）逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｓｔａｒｃｈ邋ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋ｐａｔｈｗａｙ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｅｄ邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ逡逑１．２．２水稻籽粒生理活性对灌浆的影响逡逑水稻籽粒灌浆过程中，同化物代谢和转运相关酶发挥着重要作用，包括蔗糖代谢与淀逡逑粉合成相关酶。蔗糖代谢过程中蔗糖合酶与蔗糖转运酶发挥着重要的作用
逑主要有两个途径：色氨酸依赖途径和非色氨酸依赖途径。这两种途径中以色氨酸依赖途径逡逑的研宄最多最深入，具体过程如图１．２所示，根据色氨酸依赖途径中ＩＡＡ合成中间产物的逡逑不同，可以划分为四条合成通路：ｎ引噪－３－丙酮酸（ｉｎｄｏｌｅ－３－ｐｙｒｕｖｉｃａｃｉｄ，邋ＩＰＡ）途径、色胺逡逑（ｔｒｙｐｔａｍｉｎｅ，邋ＴＡＭ）途径、卩引噪乙醛辟（ｉｎｄｏｌｅ－３－ａｃｅｔａｌｄｏｘｉｍｅ，邋ＩＡＯｘ）途径、卩引噪乙酰胺逡逑（ｉｎｄｏｌｅ－３－ａｃｅｔａｍｉｄｅ，ＩＡＭ）途径（Ｚｈａｏ，邋２０１０）。这四个途径都已经被证实在遗传和生物化逡逑学水平上与ＩＡＡ的合成相关，一些高温或低温等非生物因素或伤害也被证实在协同控制游逡逑离ＩＡＡ含量上也发挥重要作用（Ｚｈｕｅｔａｌ．，２０１５）。逡逑Ｃｈｏｒｉｓｍａｔｅ邋ＡＳＡ＇邋ＡｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅＣｄＲＰＩＧＰ逦逡逑ＩＡ逦＞逦Ｉ逡逑Ｓｅｒｏｔｏｎｉｎ逦：逦ＣＱ邋＝逡逑ＴＡＮ１逦Ｌ－Ｔｒｐ逦Ｉｎｄｏｌｅ逦！逡逑Ｒ逦丨ｇ逦Ｄ－Ｔｒｐ逦！逡逑ＨＴＡＭ，卜逦ｋ邋；逡逑ｉ邋／逦；叫邋＼逦Ｔ０Ｈ＼逡逑一ｏｆ６邋0＾°邋｜＿逡逑ＳＡＨ逦ＩＡＯｘ逦ＩＡＭ逦ＩＡＤ逦ＩＰｙＡ邋ｊ｜逡逑｜ｓｕＲ＞邋１逦／逦／邋ｉｌ逡逑ｔ，ａ邋Ｉ邋／邋ｉ邋＾邋ｉ逡逑ＩｕＧＴ？４Ｂｌ逦ｙ逦二邋＾７逦：逡逑１邋
近年来研宄表明，植物内细胞分裂素的信号转导机制是一种类似于细菌和真菌中双元逡逑组分系统，其屮多级的组氨酸－天冬氨酸磷酸转移被认为是植物感知并传输细胞分裂素信号逡逑的机制（Ｈｗａｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２），具体过程如图１．５所示。当细胞分裂素受体组氨酸激酶逡逑（ＨＫ２／３／４）识别到细胞分裂素信号后，激酶区保守的组氨酸自磷酸化并将磷酸基团转移逡逑至信号接收区保守的天冬氨酸上，随后磷酸基团又转移至磷酸转运蛋白（ＡＨＰｓ）上。磷酸逡逑化的ＡＨＰｓ进入细胞核并将磷酸基团转移至Ｂ型细胞分裂素反应调节因子（ＲＲ）上，包括逡逑Ａ型反应调节因子在内的目标基因转录被激活，随后又被Ａ型ＲＲｓ负调控形成反馈调节机逡逑（Ｔｏ邋ａｎｄ邋Ｋｉｅｂｅｒ，邋２００８；邋Ｋｉｂａ邋ａｎｄ邋Ｓａｋａｋｉｂａｒａ，邋２０１０）0逡逑水稻细胞分裂素的双元组分信号系统鉴定了邋３７个基因，包括５个／／Ｋｓ邋（ａｓ／／Ａ７逡逑基因，５邋个丨／／／＾邋（ＣＭ／／Ｐ／－５）基因，１５邋个邋Ａ邋型沿（０＾／？７－Ａ５）基因，７邋个邋Ｂ逡逑型你（0５r溃迹担玻玻┗
本文编号：2825445
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511
【部分图文】：
＿逡逑为ＡＤＰＧ，随后在ＳＳ、ＳＢＥ、ＤＢＥ酶作用下转化成直链淀粉，而在ＧＢＳＳ酶作用下转化成逡逑支链淀粉（图１．１－Ｂ）。逡逑Ａ逦Ｓｕｃｒｏｓｅ逡逑＾邋逦Ｉ邋逦逡逑＜⑴丨丨ＩＩ＾＿＿＿＿＿＿｜丨⑴—Ｓｌｉｃｒｏ＾ｃ逦ＩＣｄＬ＾ｌｌＴ＾Ｘ逡逑／邋Ｉ丨乔Ｉ■二邋逦逦＼逡逑／＂（ｉｉｏＬ邋ｔ邋ｒｉ，＾逡逑ＩＤＩＷｕｃｗ邋？■邋｜Ｖ｜Ｑ．逦—＾逡逑Ｃ；６Ｉ＞邋＜逦ｓ＾ＣＩＰ邋—＾邋Ｖｌ）ｌ＊８ｌ？ｃｅ＞ｒ逡逑，，九＇逦产＜逦，，一象、逡逑严哪＝ｆ邋＝邋＾邋＝＝＝＂＾逡逑Ｇ６Ｐ逦９＾邋ＣＩＶ逦＞邋＼Ｉ）ｒｓｌｏｃｔ？＜逡逑／－逡逑ｗ邋ＯＢｆｉ逡逑ｌｉｊ邋ｓｔａｒｃｈ逦ＪｊｊＪ逡逑Ｂ逦＜；，ｐ逡逑ｉ邋Ａ＜；Ｐａ＊逡逑＼ｌ）ｌ＊＾ｌｕＣｆ？ＮＣ逡逑ｎ邋＾逡逑ｆ逦＾邋ｔｃｆｃａｉｎ邋ｄｔｗｇｊｔｋＭ）逡逑＿＿邋’＼＼邋＂邋．逦逡逑—＾（；ＢＳＳ逡逑ＢＫ逦ａ－！．４－＜Ｊｉｕｃａｎ逡逑逦＾邋｜逦＊逡逑ｌ？＞邋ｔＳｒ？？ｉ？Ｋ邋ｊｍｐｍｐｅｒ邋ｂｒ？ｃｗｒＷ？＞邋？、、＇邋｜逡逑ＤＭ，逦慕逡逑Ａｍ％邋！＜？｛＞ｃｃ（ｉｔｔ逡逑图１．１淀粉合成途径和相关代谢（Ｎａｋａｍｕｒａ，邋２０１５）逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｓｔａｒｃｈ邋ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋ｐａｔｈｗａｙ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｅｄ邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ逡逑１．２．２水稻籽粒生理活性对灌浆的影响逡逑水稻籽粒灌浆过程中，同化物代谢和转运相关酶发挥着重要作用，包括蔗糖代谢与淀逡逑粉合成相关酶。蔗糖代谢过程中蔗糖合酶与蔗糖转运酶发挥着重要的作用
逑主要有两个途径：色氨酸依赖途径和非色氨酸依赖途径。这两种途径中以色氨酸依赖途径逡逑的研宄最多最深入，具体过程如图１．２所示，根据色氨酸依赖途径中ＩＡＡ合成中间产物的逡逑不同，可以划分为四条合成通路：ｎ引噪－３－丙酮酸（ｉｎｄｏｌｅ－３－ｐｙｒｕｖｉｃａｃｉｄ，邋ＩＰＡ）途径、色胺逡逑（ｔｒｙｐｔａｍｉｎｅ，邋ＴＡＭ）途径、卩引噪乙醛辟（ｉｎｄｏｌｅ－３－ａｃｅｔａｌｄｏｘｉｍｅ，邋ＩＡＯｘ）途径、卩引噪乙酰胺逡逑（ｉｎｄｏｌｅ－３－ａｃｅｔａｍｉｄｅ，ＩＡＭ）途径（Ｚｈａｏ，邋２０１０）。这四个途径都已经被证实在遗传和生物化逡逑学水平上与ＩＡＡ的合成相关，一些高温或低温等非生物因素或伤害也被证实在协同控制游逡逑离ＩＡＡ含量上也发挥重要作用（Ｚｈｕｅｔａｌ．，２０１５）。逡逑Ｃｈｏｒｉｓｍａｔｅ邋ＡＳＡ＇邋ＡｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅＣｄＲＰＩＧＰ逦逡逑ＩＡ逦＞逦Ｉ逡逑Ｓｅｒｏｔｏｎｉｎ逦：逦ＣＱ邋＝逡逑ＴＡＮ１逦Ｌ－Ｔｒｐ逦Ｉｎｄｏｌｅ逦！逡逑Ｒ逦丨ｇ逦Ｄ－Ｔｒｐ逦！逡逑ＨＴＡＭ，卜逦ｋ邋；逡逑ｉ邋／逦；叫邋＼逦Ｔ０Ｈ＼逡逑一ｏｆ６邋0＾°邋｜＿逡逑ＳＡＨ逦ＩＡＯｘ逦ＩＡＭ逦ＩＡＤ逦ＩＰｙＡ邋ｊ｜逡逑｜ｓｕＲ＞邋１逦／逦／邋ｉｌ逡逑ｔ，ａ邋Ｉ邋／邋ｉ邋＾邋ｉ逡逑ＩｕＧＴ？４Ｂｌ逦ｙ逦二邋＾７逦：逡逑１邋
近年来研宄表明，植物内细胞分裂素的信号转导机制是一种类似于细菌和真菌中双元逡逑组分系统，其屮多级的组氨酸－天冬氨酸磷酸转移被认为是植物感知并传输细胞分裂素信号逡逑的机制（Ｈｗａｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２），具体过程如图１．５所示。当细胞分裂素受体组氨酸激酶逡逑（ＨＫ２／３／４）识别到细胞分裂素信号后，激酶区保守的组氨酸自磷酸化并将磷酸基团转移逡逑至信号接收区保守的天冬氨酸上，随后磷酸基团又转移至磷酸转运蛋白（ＡＨＰｓ）上。磷酸逡逑化的ＡＨＰｓ进入细胞核并将磷酸基团转移至Ｂ型细胞分裂素反应调节因子（ＲＲ）上，包括逡逑Ａ型反应调节因子在内的目标基因转录被激活，随后又被Ａ型ＲＲｓ负调控形成反馈调节机逡逑（Ｔｏ邋ａｎｄ邋Ｋｉｅｂｅｒ，邋２００８；邋Ｋｉｂａ邋ａｎｄ邋Ｓａｋａｋｉｂａｒａ，邋２０１０）0逡逑水稻细胞分裂素的双元组分信号系统鉴定了邋３７个基因，包括５个／／Ｋｓ邋（ａｓ／／Ａ７逡逑基因，５邋个丨／／／＾邋（ＣＭ／／Ｐ／－５）基因，１５邋个邋Ａ邋型沿（０＾／？７－Ａ５）基因，７邋个邋Ｂ逡逑型你（0５r溃迹担玻玻┗
本文编号：2825445
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