两个bHLH转录因子（AtLPl和AtLP2）在拟南芥细胞伸长生长中的功能研究

发布时间：2020-06-05 12:22

【摘要】：bHLH/HLH转录因子是一类调控植物生长发育的关键转录因子。近年来,虽然有很多关于bHLH/HLH转录因子的研究报道,但有关该类转录因子调控植物细胞伸长的分子机制仍然没有解析清楚,有待进一步深入研究。我们在拟南芥中分离鉴定了两个bHLH家族的转录因子AtLP1和AtLP2,研究表明这两基因参与拟南芥细胞伸长和极性生长。系统进化树分析显示AtLP1和AtLP2位于同一进化分支,属于bHLH/HLH家族S25亚家族成员。本文主要研究探讨AtLP1和AtLP2在拟南芥生长发育中的功能及调控细胞伸长的分子机制,所取得的主要研究结果概述如下:1.AtLP1和AtLP2能够促进细胞极性伸长叶片形态发生是一个复杂的生物学问题,需要许多不同遗传因素和环境的协调作用。通过连续种植四代,得到AtLP1和AtLP2过量表达转基因拟南芥纯合体,表型分析发现其叶片卷曲,发黄,这些表型可以稳定遗传。AtLP1和AtLP2过量表达转基因拟南芥植株具有长且窄的叶片,在光学显微镜下观察叶肉细胞的形态,结果表明,与野生型相比,转基因拟南芥叶肉细胞极性伸长,从而导致叶片细长。此外,与野生型相比,AtLP1和AtLP2过量表达拟南芥子叶和子叶柄长度也有所增加。2.AtLP 和AtLP2能够促进表皮毛发育拟南芥叶片表皮毛是由叶片表皮细胞衍生而来,表皮毛细胞呈分支状,有三分支、四分支、五分支等。选择生长四周的野生型和AtLP1、AtLP2过量表达转基因拟南芥植株为实验材料,选取第六片真叶进行脱去表皮毛处理。在显微镜下观察表皮毛的形态,与野生型相比较,AtLP1和AtLP2过量表达转基因拟南芥叶片表皮毛体积明显变大,且形态各异。这说明AtLP1和AtLP2能够调控表皮毛细胞发育。3.AtLP1/AtLP2能够与AtIBH1/AtIBL1蛋白相互作用通过生物信息学和qRT-PCR分析表明AtLP1和AtLP2可能与非典型bHLH转录因子AtIBH1、AtIBL1形成异源二聚体从而影响其转录活性,进而影响对下游基因的转录调控。为了验证AtLP1、AtLP2与AtIBH1、AtIBL1蛋白之间的相互作用,首先克隆了AtIBH 和AtIBL1基因,构建到pGBKT7载体上,与pGADT7-AtHP1、pGADT7-AtLP2进行酵母双杂交实验分析,结果表明AtIBH1、AtIBL1和AtLP1、AtLP2都存在相互作用。进一步采用双分子荧光互补(BIFC)技术对上述相互作用进行验证,结果表明AtLP1、AtLP2和AtIBH1、AtIBL1能够在细胞内发生相互作用。4.AtLP1和AtLP2能够分别激活AtLNG2和AtLNG1基因表达AtLNG1和AtLNG2基因是通过调节纵向极性细胞伸长调节叶形态的形成,显性突变体lng1-1D表型是叶片狭长,叶柄和下胚轴长度均变长。AtLP1和AtLP2过量表达转基因拟南芥中AtLNG1和AtLNG2表达量均发生了显著上调。分析AtLNG和AtLNG2启动子序列,发现其启动子序列均含有两个G-box结合元件。酵母单杂交实验显示AtLP1和AtLP2能够分别结合在AtLNG2和AtLNG1启动子上,即AtLP1能够与AtLNG2的启动子结合,而AtLP2能够与AtLNG1的启动子结合。双荧光素酶转录激活实验表明,AtLP1能够激活AtLNG2的启动子活性,AtLP2能够激活AtLNG1的启动子活性。上述结果表明,AtLP1和AtLP2能够分别直接结合在AtLNG2和AtLNG1启动子上,激活AtLNG1和AtLNG2基因表达,从而影响拟南芥细胞伸长发育。
【图文】：

—、前言逡逑细胞叶片的形态建成逡逑都必须适应环境的优劣，都有其特殊的生存场所和生的变化，其形态会有很大的不同，例如叶片形状的不茎的高矮等。叶片形态的形成一直是科学家们探讨的基因的调控，受哪些信号通路的调节呢？叶片的形态、窄而细长的叶片、带齿状叶片等。科学家们将叶子叶片的起始发生、叶片的极性形成、叶片膨胀的建原基顶端分生组织的形成，叶原基顶端分生组织具有主轴的建成，分别是近轴的形成（即为叶长），背腹为叶宽），三个主轴的建立勾勒出叶片的最初模型；片的大小和厚度。三个过程的发生涉及许多基因的共ａｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，，邋２００２；邋Ｋｉｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１０）0逡逑

本文编号：2698048