【摘要】：根毛是由植株根系表皮的单细胞向外凸起形成的管状结构。根毛占根表面积的77%,它通过增加表皮细胞的吸收面积来促进植物对水分养分的摄取,实现植物的固着、与环境互作等。根毛发育是细胞极性生长的一种极端类型——顶端生长,可在十几小时内向特定方向生长十几倍的细胞长度。这种顶端生长是一个复杂的过程,受到钙离子浓度、磷酸肌醇、囊泡运输、活性氧、细胞壁、细胞骨架等诸多因素的精细调控。AtGDPD-Lie是编码甘油磷酸二酯磷酸二酯酶(GDPD)类似基因,其家族基因AtGDPD-Like3在拟南芥的根毛组织中高丰度表达。该基因的表达与拟南芥的根毛形态发生密切有关,是根毛伸长所必须的,shv3缺失突变体导致严重的根毛发育缺陷。本实验为了研究AtGDPD-Like3蛋白质功能行使的作用机制,筛选鉴定了 AtGDPD-Like3蛋白质氨基酸序列中决定其功能的关键位点,主要研究结果如下:利用三引物法鉴定了AtGDPD-Lie3基因的T-DNA插入突变体SALK_137845,半定量RT-PCR结果显示SALK_137845是AtGDPDL-Like3的敲除突变体,该突变体atgdpdl3有着严重的根毛发育缺陷,其28d苗出现生长缓慢表型。拟南芥AtGDPD-Like3基因,其Locus位点为At4G26690,含有8个外显子和7个内含子,全长CDS序列包含2280个核苷酸、编码759个氨基酸。同源性检索发现,在大豆、毛果杨、高粱等物种中均存在AtGDPD-Like3同源基因。通过序列的一致性比对分析,将 Asp86、Asp128、Ser206、Gly261、His289、Asp400、Ser538、Va1556、Asp628 这 9 个保守的氨基酸位点作为突变的目标位点。为了鉴定AtGDPD-Like3关键氨基酸位点,针对AtGDPD-Like3蛋白质中9个保守的氨基酸位点进行定点单突变,构建了一系列携带不同单点突变的AtGDPD-Like3,并将其分别转入atgdpdl3突变体菌株进行功能互补实验。观察各单点突变的AtGDPD-Like3恢复atgdpdl3突变体根毛缺陷程度并对根毛进行量化统计,发现AtGDPD-Like3蛋白质中保守的第Asp86、His289突变后,不能恢复atgdpdl3突变体根毛发育缺陷表型,说明Asp86、His289突变后AtGDPD-Like3蛋白质功能丧失,Asp86、His289是影响AtGDPD-Like3功能的关键氨基酸位点;AtGDPD-Like3蛋白质中保守的第Ser206、Va1556、Asp628突变后均能明显恢复atgdpdl3突变体根毛生长异常的表型,说明Ser206、Val556、Asp628突变后对AtGDPD-Like3的互补功能不起决定性作用,Ser206、Val556、Asp628不是影响AtGDPD-Like3蛋白质功能的关键氨基酸位点;AtGDPD-Like3蛋白质中保守的第Asp128、Gly261、Asp400、Ser538突变后只是部分恢复atgdpdl3突变体根毛发育缺陷表型,说明Asp128、Gly261、Asp400、Ser538突变后对AtGDPD-Like3功能行使也有一定的影响,Asp128、Gly261、Asp400、Ser538也是影响AtGDPD-Like3蛋白质功能的较为关键的氨基酸位点。综上,Asp86、Asp128、Gly261、His289、Asp400、Ser538 是 AtGDPD-Like3 蛋白质氨基酸序列中决定其功能的关键位点;Ser206、Va1556、Asp628保守的氨基酸残基不是影响AtGDPD-Like3蛋白质功能的关键位点。
【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】：Q943.2
【图文】：
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本文编号：
2712866
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