油菜中两个NAC转录因子调控活性氧累积及细胞死亡的分子机制解析
发布时间：2022-01-09 19:59
农作物的生长、产量与品质受环境中存在的许多不利因素的严重影响。面对这些挑战,植物进化出许多适应机制。作为植物体中较大的一类转录因子家族,NAC转录因子在植物体的生长发育、生物及非生物胁迫响应过程中发挥了重要作用。虽然油菜是一种十分重要的油料作物,但是目前关于油菜中NAC转录因子家族成员的功能了解还很少。在本文中,我们对油菜中的两个NAC转录因子基因在活性氧（ROS）累积及细胞死亡过程中的功能与调控机制进行了初步研究。首先,我们从油菜中分离并克隆了BnaNAC56及BnaNACa基因,并发现BnaNAC56的表达受多种胁迫的诱导,如脱落酸（abscisic acid,ABA）、茉莉酸（jasmonic acid,JA）、百草枯（methyl viologen,MV）以及腐生型真菌病原体核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）等;相反,BnaNAC56的表达受到冷害胁迫的诱导。亚细胞定位及双荧光素酶报告系统检测表明BnaNAC56定位于细胞核内而且是一个转录激活子。烟草叶片中瞬时表达BnaNAC56基因以后,发现其能够引起ROS累积以及类似超敏反应的细胞死亡现象。随后我们...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细胞中ROS的产生、清除及影响
1.4 活性氧的信号转导途径在拟南芥的研究中发现了参与ROS信号途径的一些重要组分，植物细胞主要通过三种机制感知ROS信号（图1-2）：（1）尚不清楚的受体蛋白；（2）氧化还原敏感的转录调节子，如NPR1、HSFs；（3）磷酸酶活性的抑制(Apel and Hirt, 2004; Mittler, 2002; Neillet al., 2002; Vranova et al., 2002)。与ROS感知相关的下游信号事件主要涉及到Ca2+、Ca2+结合蛋白（如钙调蛋白）(Bowler and Fluhr, 2000; Coelho et al., 2002; Knight and Knight,2001) 、G蛋白的激活(Baxter-Burrell et al., 2002)以及磷脂信号的激活(Anthony et al., 2004;Rentel et al., 2004)，而且胞内ROS与Ca2+的定位可能有一定的相似性(Coelho et al., 2002)。例如，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶OXI1在细胞感知ROS信号及促分裂原蛋白激酶3/6（MPK3/6）的激活过程中发挥了重要作用(Rentel et al., 2004)。 而OXI1激酶被磷脂酶C/D-磷脂酸途径激活，MPK3/6级联途径在OXI1的下游发挥功能并在ROS胁迫响应中调控不同防御机制的激活(Anthony et al., 2004; Apel and Hirt, 2004; Kovtun et al., 2000)。此外，遗传学及药理学研究发现，在ROS信号途径中存在涉及RBOH的信号正向放大环(Datet al., 2003; Rizhsky et al., 2004)，这个放大环能被低浓度的ROS激活并实现ROS信号放大（图1-2）。图 1-2 植物体内ROS信号转导途径简图。改编自(Mittler et al., 2004)。Figure 1-2 General model of ROS signal transduction in plants. Modified from(Mittler et al.
（ANA083）突变体中过表达油菜 NAC5 基因能够延缓叶片衰老，并将 vni2 突变体加速叶片衰老的表型恢复至野生型水平(Zhong et al., 2012)。图1-3 拟南芥ORE1调控叶片衰老的模式图。改编自(Matallana-Ramirez et al., 2013; Rauf et al., 2013)。Figure 1-3 A schematic model of AtORE1 regulating leaf senescence. Adapted from (Matallana-Ramirez etal., 2013; Rauf et al., 2013).1.7 研究的目的与意义植物的生长是一个复杂精细的过程，不仅受到内部因素的影响而且还受到环境因素的影响，如干旱、高温等，油料作物油菜则最终表现在产量的变化。因此，研究植物的胁迫响应机制，提高农作物的胁迫耐受性具有十分重要的意义。在这些胁迫响应过程中，植物进化出多种包括生理、生化以及分子水平的防御机制。NAC 转录因子作为植物特异的转录因子家族，能够形成多种蛋白复合体，组成各种精密的调控网络参与植物的生长发育及胁迫响应过程。然而关于 NAC 转录因子的功能研究目前主要集中于模式植物拟南芥及水稻，在油菜中的研究还比较少。在实验室的前期研究基础上(Wang et al,2015)，我们发现了两个油菜 NAC 转录因子参与 ROS 累积及类似超敏反应的细胞死亡过程，为提高农作物抗病抗逆能力奠定了一定的理论基础。在以后的研究中，利用反向遗传学、基因组学以及蛋白质组学等多种方法相结
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hydrogen Peroxide in Plants:a Versatile Molecule of the Reactive Oxygen Species Network[J]. Li-Juan Quan,Bo Zhang,Wei-Wei Shi and Hong-Yu Li(MOE Key Laboratory of Arid and Grassland Ecology,School of Life Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(01)
本文编号：3579348
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细胞中ROS的产生、清除及影响
1.4 活性氧的信号转导途径在拟南芥的研究中发现了参与ROS信号途径的一些重要组分，植物细胞主要通过三种机制感知ROS信号（图1-2）：（1）尚不清楚的受体蛋白；（2）氧化还原敏感的转录调节子，如NPR1、HSFs；（3）磷酸酶活性的抑制(Apel and Hirt, 2004; Mittler, 2002; Neillet al., 2002; Vranova et al., 2002)。与ROS感知相关的下游信号事件主要涉及到Ca2+、Ca2+结合蛋白（如钙调蛋白）(Bowler and Fluhr, 2000; Coelho et al., 2002; Knight and Knight,2001) 、G蛋白的激活(Baxter-Burrell et al., 2002)以及磷脂信号的激活(Anthony et al., 2004;Rentel et al., 2004)，而且胞内ROS与Ca2+的定位可能有一定的相似性(Coelho et al., 2002)。例如，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶OXI1在细胞感知ROS信号及促分裂原蛋白激酶3/6（MPK3/6）的激活过程中发挥了重要作用(Rentel et al., 2004)。 而OXI1激酶被磷脂酶C/D-磷脂酸途径激活，MPK3/6级联途径在OXI1的下游发挥功能并在ROS胁迫响应中调控不同防御机制的激活(Anthony et al., 2004; Apel and Hirt, 2004; Kovtun et al., 2000)。此外，遗传学及药理学研究发现，在ROS信号途径中存在涉及RBOH的信号正向放大环(Datet al., 2003; Rizhsky et al., 2004)，这个放大环能被低浓度的ROS激活并实现ROS信号放大（图1-2）。图 1-2 植物体内ROS信号转导途径简图。改编自(Mittler et al., 2004)。Figure 1-2 General model of ROS signal transduction in plants. Modified from(Mittler et al.
（ANA083）突变体中过表达油菜 NAC5 基因能够延缓叶片衰老，并将 vni2 突变体加速叶片衰老的表型恢复至野生型水平(Zhong et al., 2012)。图1-3 拟南芥ORE1调控叶片衰老的模式图。改编自(Matallana-Ramirez et al., 2013; Rauf et al., 2013)。Figure 1-3 A schematic model of AtORE1 regulating leaf senescence. Adapted from (Matallana-Ramirez etal., 2013; Rauf et al., 2013).1.7 研究的目的与意义植物的生长是一个复杂精细的过程，不仅受到内部因素的影响而且还受到环境因素的影响，如干旱、高温等，油料作物油菜则最终表现在产量的变化。因此，研究植物的胁迫响应机制，提高农作物的胁迫耐受性具有十分重要的意义。在这些胁迫响应过程中，植物进化出多种包括生理、生化以及分子水平的防御机制。NAC 转录因子作为植物特异的转录因子家族，能够形成多种蛋白复合体，组成各种精密的调控网络参与植物的生长发育及胁迫响应过程。然而关于 NAC 转录因子的功能研究目前主要集中于模式植物拟南芥及水稻，在油菜中的研究还比较少。在实验室的前期研究基础上(Wang et al,2015)，我们发现了两个油菜 NAC 转录因子参与 ROS 累积及类似超敏反应的细胞死亡过程，为提高农作物抗病抗逆能力奠定了一定的理论基础。在以后的研究中，利用反向遗传学、基因组学以及蛋白质组学等多种方法相结
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hydrogen Peroxide in Plants:a Versatile Molecule of the Reactive Oxygen Species Network[J]. Li-Juan Quan,Bo Zhang,Wei-Wei Shi and Hong-Yu Li(MOE Key Laboratory of Arid and Grassland Ecology,School of Life Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(01)
本文编号：3579348
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