杨树转录因子MYB156和MYB221影响保卫细胞壁特性和气孔功能的研究

发布时间：2020-04-25 22:40

【摘要】：MYB类转录因子是植物中常见的转录因子之一,在植物次生代谢调节、信号转导、抗逆等过程中起重要作用。大量研究结果表明MYB156和MYB221转录因子在调控木质素、纤维素起重要作用。但是我们发现MYB156和MYB221在山新杨保卫细胞特异表达,为了明确其作用,利用MYB156单基因抑制株系;MYB221单基因抑制山新杨株系;MYB156和MB221双基因抑制山新杨株系;MYB221过量表达株系展开保卫细胞功能研究相关实验。具体结果如下:(1)MYB156基因表达部位:通过对ProMYB156:GUS拟南芥叶片GUS染色,发现MYB156在拟南芥气孔保卫细胞特异性表达,且响应高温和ABA诱导。通过对ProMYB156:GUS杨树叶片GUS染色,发现MYB156在杨树保卫细胞,木质部髓射线,侧根发起位置都有表达。(2)干旱表型:MYB156单基因抑制株系;MYB221单基因抑制株系;MYB156、MYB221双基因抑制株系在干旱处理7d时与对照相比均出现明显干旱敏感表型。MYB221基因过量表达株系正常生长。离体叶片含水量结果:MYB156单基因抑制株系;MYB221单基因抑制株系;MYB156、MYB221双基因抑制株系失水速率快于野生型。MYB221基因过量表达材料失水速率与野生型山新杨材料差异较小。气孔开度测量结果:转基因山新杨气孔对ABA不敏感,保卫细胞关闭能力受损,通过显微镜下观察气孔密度发现,转基因株系在气孔密度方面均无差异并且在保卫细胞发育及形态结构也无差别。说明出现干旱敏感表型与气孔密度无关及气孔发育无关。(3)转录组测序寻找MYB156和MYB221转录因子下游靶基因:通过对野生型山新杨、MYB156、MYB221双基因抑制株系D22叶片进行转录组数据分析发现在叶片组织中存在关于木葡聚糖内转水解酶(xyloglucan endotransgluco hydrolase,XTH)基因和果胶甲酯酶(Pectin methylestrases,PME)基因的差异表达基因。通过实时荧光定量PCR结果分析发现转基因山新杨与野生型山新杨叶片中果胶甲酯酶(Pectin methylestrases,PME)基因确实有差异。
【图文】：

逑始。以双子叶植物肾型保卫细胞发育为例，细胞壁经过一系列非对称沉积和修饰，最终逡逑发育成具有功能的保卫细胞（图１）［９］。首先，在对称分裂发生前，保卫细胞母细胞端逡逑壁加厚，之后细胞以垂直于加厚端壁的方向发生分裂［１（）］。新形成细胞壁富含胼胝质和果逡逑胶，附近聚集微管束。随后胼胝质和果胶降解，两个保卫细胞内侧细胞壁分离，形成孔逡逑状结构。肼胝质合成和降解［１１］以及果胶降解［１２］的精细时空特异性调控对正常孔状结构形逡逑成具有重要作用，尽管其中分子调控机制尚不清楚。成熟保卫细胞位于孔状结构处的内逡逑侧细胞壁主要由结晶纤维素组成，细胞壁明显增厚，弹性下降，强度和刚性增加。当细逡逑胞膨压升高时，保卫细胞外侧细胞壁弯曲程度大于内侧细胞壁弯曲程度，导致气孔开逡逑放。此外，保卫细胞极性端壁及两个保卫细胞连接处细胞壁亦明显增厚，富含去甲酯化逡逑果胶，，细胞壁强度和刚性明显提高，此处细胞壁在气孔开放时承受张力最大［１３］。逡逑①sE？逡逑逦邋纤维素沉枳导致细胞壁增厚逡逑逦邋胼壿质和果胶降解逡逑逦去￥酯化果胶沉积逡逑图１财细灥分化中形成非娜性细榞逡逑Ａ：保卫细胞母细胞端壁出现纤维素加厚

保卫细胞中的合成、降解和转运：有研究表明保卫细突变体不能进行ＡＢＡ合成最后一步（脱落酸醛向此表型完全被保卫细胞优先表达的ＡＢＡ３所补充，这以完成低湿度诱导的气孔关闭［４３］。ｐ－糖苷酶ＡｔＢＧｌ水高的机理之一。有迹象表明，在保卫细胞中也具有ＡＢ也是ＡＢＡ的合成来源［４４］。逡逑所述，ＡＢＡ在膜间的转运是被动的［４５］，研究人员发蛋白ＡＢＣＧ４０［４６］吸收ＡＢＡ。逡逑中主要ＡＢＡ信号成分：在保卫细胞中，ＡＢＡ激活两慢持续（Ｓ型）和快速瞬态（Ｒ型）阴离子通道，其驱动了相关的Ｋ＋通道流出。逡逑细胞中Ｓ型和Ｒ型阴离子通道分别主要被ＳＬＯＷ邋ＡＮＩＯＣＣＯＣＩＡＴＥＤ邋１邋（ＳＬＡＣ１）［４７，邋４８］和邋ＡＬＵＭＩＮＵＭ－ＡＣＴＩＶＡ２／ＱＵＩＣＫＬＹ邋ＡＣＴＩＶＡＴＩＮＧ邋ＡＮＩＯＮ邋ＣＨＡＮＮＥＬ邋１（ＡＬＭＴ１２
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945

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本文编号：2640769