番茄生长发育和逆境响应中自噬的作用及其调控机制
发布时间：2022-12-11 16:56
由于我国园艺设施结构简陋,抵御自然灾害的能力差,设施蔬菜经常遇到极端温度和盐害等逆境胁迫的威胁,严重制约蔬菜的产量和品质。因此,探索缓解和克服这些逆境的途径,保证蔬菜的正常生长,对提高蔬菜产量、品质和经济效益,具有重要的科学和现实意义。自噬是真核生物中进化保守的自我降解机制,细胞内的组分被双层膜的自噬泡包裹,随后运送到液泡中,被水解酶降解再利用,在生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要的作用。目前,关于植物自噬的研究主要在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中,且集中在自噬体各组分及相关元件的识别和功能分析,而对植物自噬调控的了解比较少,尤其是在园艺植物中还很缺乏。本文以番茄（Solanum lycopersicum）为实验材料,利用CRISPR/Cas9技术构建了TOR 基因缺失突变体,并研究了其在果实发育中的功能;利用酵母双杂交和BiFC鉴定到MAPK12与Atg6互作,并研究了 MAPK12调控自噬在花粉发育中的作用;利用不同油菜素内酯（BRs）水平及BZR1沉默和过表达植株研究了 BR信号调控自噬的机理和在缺氮胁迫中的作用;最后研究了番茄热激转录因子HsfA1a...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩略词表
1 引言
1.1 植物自噬的调控和生物学功能
1.1.1 植物自噬的类型和形成
1.1.2 植物自噬的调控
1.1.3 植物自噬在生长发育中的作用
1.1.4 植物自噬在非生物逆境响应中的功能
1.1.4.1 植物自噬在营养亏缺和衰老中的作用
1.1.4.2 植物自噬在氧化胁迫中的作用
1.1.4.3 植物自噬在渗透胁迫中的作用
1.1.4.4 植物自噬在极端温度中的作用
1.2 MAPK简述
1.2.1 MAPK的结构
1.2.2 MAPK在生殖发育中的功能
1.3 BRs的信号转导和功能
1.3.1 BRs的信号转导
1.3.2 BRs在逆境胁迫中功能
1.4 热激转录因子概述
1.4.1 热激转录因子的结构
1.4.2 热激转录因子的生物学功能
1.5 本文研究的目的和意义
2 番茄TOR调控自噬在果实发育中的作用
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料与处理
2.1.2 番茄TOR基因鉴定
2.1.3 番茄tor突变体构建
2.1.4 MDC染色
2.1.5 TEM分析
2.1.6 光合气体交换参数的测定
2.1.7 坐果率、产量统计和果实种子数统计
2.1.8 方差分析
2.2 结果与分析
2.2.1 番茄TOR基因鉴定与蛋白序列分析
2.2.2 番茄tor突变体鉴定
2.2.3 TOR负调控番茄自噬
2.2.4 TOR对番茄光合作用的影响
2.2.5 TOR负调控番茄坐果率和果实产量
2.3 讨论
3 番茄MAPK12与Atg6互作调控自噬在花粉发育中的作用
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料和实验设计
3.1.2 酵母双杂交
3.1.3 双分子荧光互补(BiFC)和Atg8f共定位
3.1.4 总RNA提取和基因表达分析
3.1.5 番茄mapk12和atg6突变体构建
3.1.6 DAPI染色检测小孢子发育时期
3.1.7 花粉活力检测
3.1.8 花粉体外萌发检测
3.1.9 SEM观察花粉形态
3.1.10 花药TEM分析
3.1.11 花粉半薄切片观察
3.1.12 花药中H_2O_2含量检测
3.1.13 方差分析
3.2 结果与分析
3.2.1 MAPK12与Atg6互作介导自噬体形成
3.2.2 MAPK12和Atg6对花粉活力和花粉体外萌发的影响
3.2.3 MAPK12和Atg6对花粉和花药形态的影响
3.2.4 MAPK12和Atg6对花药H_2O_2的影响
3.2.5 MAPK12和Atg6对果实发育的影响
3.3 讨论
4 油菜素内酯调控番茄自噬的机制及在缺氮胁迫中的重要功能
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料和实验设计
4.1.2 总RNA提取和基因表达分析
4.1.3 MDC染色
4.1.4 TEM分析
4.1.5 蛋白提取和免疫印迹
4.1.6 BZR1过表达载体构建和遗传转化
4.1.7 病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体构建和农杆菌介导的病毒侵染
4.1.8 DAB染色和H_2O_2含量测定
4.1.9 染色质免疫共沉淀分析(ChIP)
4.1.10 叶绿素含量测定
4.1.11 方差分析
4.2 结果与分析
4.2.1 BR诱导自噬的形成和ATGs表达
4.2.2 BZR1介导了BR诱导的自噬及ATGs和RBOH1的表达
4.2.3 BR诱导自噬体的形成依赖于ATGs和RBOH1基因
4.2.4 BZR1诱导的自噬在缺氮胁迫中发挥重要作用
4.3 讨论
5 番茄HsfA1a调控自噬在干旱胁迫中的重要功能
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料和实验设计
5.1.2 HsfA1a过表达植株构建
5.1.3 病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体构建和病毒侵染
5.1.4 叶片气孔开度、相对含水量和电解质渗透率测定
5.1.5 ABA含量测定
5.1.6 总RNA提取和基因表达分析
5.1.7 蛋白提取和免疫印迹
5.1.8 MDC染色
5.1.9 TEM分析
5.1.10 HsfA1a重组蛋白获取和EMSA分析
5.1.11 染色质免疫共沉淀分析(ChIP)
5.1.12 方差分析
5.2 结果与分析
5.2.1 干旱诱导HsfA1a基因的表达及HsfA1a沉默和过表达植株干旱下的表型
5.2.2 干旱胁迫下HsfA1a对气孔开度、ABA含量和泛素化蛋白积累的影响
5.2.3 干旱胁迫对自噬相关基因(ATG)的表达和自噬体的形成的影响
5.2.4 HsfA1a结合ATG10和ATG18f的启动子
5.2.5 HsfA1a诱导的抗旱性和自噬体的形成中依赖ATG10及ATG18f
5.3 讨论
6 结论
参考文献
附图
附表
【参考文献】：
期刊论文
[1]The critical role of autophagy in plant responses to abiotic stresses[J]. Yu WANG,Jie ZHOU,Jingquan YU. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2017(01)
[2]“十二五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望[J]. 喻景权,周杰. 中国蔬菜. 2016(09)
[3]A Genetic Pathway for Tapetum Development and Function in Arabidopsis[J]. Jun Zhu1, Yue Lou1, Xiaofeng Xu1 and Zhong-Nan Yang1 1College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(11)
[4]Arabidopsis AtBECLIN 1/AtAtg6/AtVps30 is essential for pollen germination and plant development[J]. Genji Qin~1 Zhiqiang Ma~1 Li Zhang~1 Shufan Xing~1 Xianhui Hou~1 Jie Deng~1 Jingjing Liu~1 Zhangliang Chen~(1,2) Li-Jia Qu~(1,2) Hongya Gu~(1,2) ~1National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering,Peking- Yale Joint Research Center for Plant Molecular Genetics and AgroBiotechnology,College of Life Sciences,Peking University,Beijing 100871,China; ~2The National Plant Gene Research Center (Beijing),Beijing 100101,China. Cell Research. 2007(03)
本文编号：3719153
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩略词表
1 引言
1.1 植物自噬的调控和生物学功能
1.1.1 植物自噬的类型和形成
1.1.2 植物自噬的调控
1.1.3 植物自噬在生长发育中的作用
1.1.4 植物自噬在非生物逆境响应中的功能
1.1.4.1 植物自噬在营养亏缺和衰老中的作用
1.1.4.2 植物自噬在氧化胁迫中的作用
1.1.4.3 植物自噬在渗透胁迫中的作用
1.1.4.4 植物自噬在极端温度中的作用
1.2 MAPK简述
1.2.1 MAPK的结构
1.2.2 MAPK在生殖发育中的功能
1.3 BRs的信号转导和功能
1.3.1 BRs的信号转导
1.3.2 BRs在逆境胁迫中功能
1.4 热激转录因子概述
1.4.1 热激转录因子的结构
1.4.2 热激转录因子的生物学功能
1.5 本文研究的目的和意义
2 番茄TOR调控自噬在果实发育中的作用
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料与处理
2.1.2 番茄TOR基因鉴定
2.1.3 番茄tor突变体构建
2.1.4 MDC染色
2.1.5 TEM分析
2.1.6 光合气体交换参数的测定
2.1.7 坐果率、产量统计和果实种子数统计
2.1.8 方差分析
2.2 结果与分析
2.2.1 番茄TOR基因鉴定与蛋白序列分析
2.2.2 番茄tor突变体鉴定
2.2.3 TOR负调控番茄自噬
2.2.4 TOR对番茄光合作用的影响
2.2.5 TOR负调控番茄坐果率和果实产量
2.3 讨论
3 番茄MAPK12与Atg6互作调控自噬在花粉发育中的作用
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料和实验设计
3.1.2 酵母双杂交
3.1.3 双分子荧光互补(BiFC)和Atg8f共定位
3.1.4 总RNA提取和基因表达分析
3.1.5 番茄mapk12和atg6突变体构建
3.1.6 DAPI染色检测小孢子发育时期
3.1.7 花粉活力检测
3.1.8 花粉体外萌发检测
3.1.9 SEM观察花粉形态
3.1.10 花药TEM分析
3.1.11 花粉半薄切片观察
3.1.12 花药中H_2O_2含量检测
3.1.13 方差分析
3.2 结果与分析
3.2.1 MAPK12与Atg6互作介导自噬体形成
3.2.2 MAPK12和Atg6对花粉活力和花粉体外萌发的影响
3.2.3 MAPK12和Atg6对花粉和花药形态的影响
3.2.4 MAPK12和Atg6对花药H_2O_2的影响
3.2.5 MAPK12和Atg6对果实发育的影响
3.3 讨论
4 油菜素内酯调控番茄自噬的机制及在缺氮胁迫中的重要功能
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料和实验设计
4.1.2 总RNA提取和基因表达分析
4.1.3 MDC染色
4.1.4 TEM分析
4.1.5 蛋白提取和免疫印迹
4.1.6 BZR1过表达载体构建和遗传转化
4.1.7 病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体构建和农杆菌介导的病毒侵染
4.1.8 DAB染色和H_2O_2含量测定
4.1.9 染色质免疫共沉淀分析(ChIP)
4.1.10 叶绿素含量测定
4.1.11 方差分析
4.2 结果与分析
4.2.1 BR诱导自噬的形成和ATGs表达
4.2.2 BZR1介导了BR诱导的自噬及ATGs和RBOH1的表达
4.2.3 BR诱导自噬体的形成依赖于ATGs和RBOH1基因
4.2.4 BZR1诱导的自噬在缺氮胁迫中发挥重要作用
4.3 讨论
5 番茄HsfA1a调控自噬在干旱胁迫中的重要功能
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料和实验设计
5.1.2 HsfA1a过表达植株构建
5.1.3 病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体构建和病毒侵染
5.1.4 叶片气孔开度、相对含水量和电解质渗透率测定
5.1.5 ABA含量测定
5.1.6 总RNA提取和基因表达分析
5.1.7 蛋白提取和免疫印迹
5.1.8 MDC染色
5.1.9 TEM分析
5.1.10 HsfA1a重组蛋白获取和EMSA分析
5.1.11 染色质免疫共沉淀分析(ChIP)
5.1.12 方差分析
5.2 结果与分析
5.2.1 干旱诱导HsfA1a基因的表达及HsfA1a沉默和过表达植株干旱下的表型
5.2.2 干旱胁迫下HsfA1a对气孔开度、ABA含量和泛素化蛋白积累的影响
5.2.3 干旱胁迫对自噬相关基因(ATG)的表达和自噬体的形成的影响
5.2.4 HsfA1a结合ATG10和ATG18f的启动子
5.2.5 HsfA1a诱导的抗旱性和自噬体的形成中依赖ATG10及ATG18f
5.3 讨论
6 结论
参考文献
附图
附表
【参考文献】：
期刊论文
[1]The critical role of autophagy in plant responses to abiotic stresses[J]. Yu WANG,Jie ZHOU,Jingquan YU. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2017(01)
[2]“十二五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望[J]. 喻景权,周杰. 中国蔬菜. 2016(09)
[3]A Genetic Pathway for Tapetum Development and Function in Arabidopsis[J]. Jun Zhu1, Yue Lou1, Xiaofeng Xu1 and Zhong-Nan Yang1 1College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(11)
[4]Arabidopsis AtBECLIN 1/AtAtg6/AtVps30 is essential for pollen germination and plant development[J]. Genji Qin~1 Zhiqiang Ma~1 Li Zhang~1 Shufan Xing~1 Xianhui Hou~1 Jie Deng~1 Jingjing Liu~1 Zhangliang Chen~(1,2) Li-Jia Qu~(1,2) Hongya Gu~(1,2) ~1National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering,Peking- Yale Joint Research Center for Plant Molecular Genetics and AgroBiotechnology,College of Life Sciences,Peking University,Beijing 100871,China; ~2The National Plant Gene Research Center (Beijing),Beijing 100101,China. Cell Research. 2007(03)
本文编号：3719153
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/3719153.html
