拟南芥ERFA基因的功能研究

发布时间：2020-06-25 05:42

【摘要】：根系不仅为植物的地上部分提供结构支撑,而且负责从土壤中吸收水分和养分,合成、运输营养物质和信号分子,对维持植物的生长发育至关重要。根尖分生组织通过有丝分裂不断产生新细胞,维持根系生长,静止中心周围的起始细胞分裂、分化产生行使特定功能的成熟组织。侧根的形成是典型的胚后发育过程,体现了根发育的可塑性。在这一系列过程中,植物激素和转录因子发挥着重要调控作用,其中生长素几乎参与植物生长的各个方面。植物AP2/ERF(APETALA2/Ethylene Responsive Element Binding Factor)家族是一个庞大的转录因子家族,因为含有60～70个保守氨基酸组成的AP2/ERF结构域而得名。AP2/ERF转录因子参与植物的多个生物过程,例如生长、形态建成、激素响应以及非生物胁迫等。ERFA是ERF亚家族的重要成员,我们发现在直根系模式植物拟南芥和须根系模式植物玉米中,该基因在植物发育早晚期的表达模式有很大差异。为了深入研究ERFA的功能,阐明其对植物发育的调控机制,我们构建了拟南芥ERFA的过表达株系和突变体,通过表型分析,发现ERFA影响植株的叶片形态和株高,此外ERFA也抑制了主根的伸长、破坏了根尖干细胞龛的维持,同时也抑制侧根的发育。为了进一步阐明ERFA的分子调控机制,我们对ERFA的时空表达模式进行分析,发现ERFA在叶脉和根中表达,而且在主根和侧根伸长区、成熟区的中柱表达水平较高。我们还发现ERFA的转录表达受到生长素和乙烯的抑制。转录表达分析显示ERFA对根尖干细胞的调控可能依赖于生长素信号通路,而非PLT、SHR/SCR、WOX5转录因子调控网络;对侧根发育的调控可能是通过抑制LBD29、E2Fa、GATA23或ARF7的表达从而抑制侧根的起始。ERFA与LBD18存在蛋白水平的互作,该互作能否揭示ERFA对侧根发育的调控机制,将是我们下一步的研究重点。通过该项目的研究,我们发现AP2转录因子是调控植物生长发育尤其是根生长发育的重要调控因子。ERFA不仅参与根尖干细胞的维持,也是调控侧根生长发育的重要基因。ERFA可能通过介导生长素或乙烯信号,调节参与根发育相关的重要调控因子编码基因的转录表达,参与根的生长发育。另外,ERFA还可能通过和调控侧根生长发育的转录因子LBD18的互作,参与侧根的发生。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：

模式图,分生组织,根尖,拟南芥

逦山东大学硕士学位论文逦逡逑１．１．２根尖分生组织逡逑根尖分生组织（ＲＡＭ）通过有丝分裂不断产生新细胞，维持根系生长。根尖逡逑分生组织包括一系列起始细胞／干细胞和位于中心的一组有丝分裂不活跃的细胞，逡逑即静止中心（ＱＣ）邋这些细胞共同构成干细胞蹇（ｓｔｅｍ邋ｃｅｌｌ邋ｎｉｃｈｅ，ＳＣＮ），如逡逑图邋１．１邋所示（Ｐｅｔｒｉｃｋａ，邋Ｗｉｎｔｅｒ，邋ａｎｄ邋Ｂｅｎｆｅｙ邋２０１２；邋Ｓｃｈｅｒｅｓ邋２００７）。逡逑

模式图,侧根,拟南芥,模式图

逦山东大学硕士学位论文逦逡逑植物侧生根系的发育却没有类似机制，只能通过非分生组织的增殖逐渐发生。逡逑拟南芥侧根的发育起始于成熟区与木质部相邻的中柱鞘细胞（Ｃｈａｒｌｔｏｎ邋１９９１），逡逑是典型的胚后发育。侧根发育包括中柱鞘的引发（ｐｅｒｉｃｙｃｌｅ邋ｐｒｉｍｉｎｇ）、侧根起始逡逑（ＬＲ邋ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ）和侧根发生（ＬＲ邋ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ），根据细胞分裂过程和解剖学特征逡逑具体分为八个时期（ＭａｌａｍｙａｎｄＢｅｎｆｅｙｌ９９７），如图１．３、１．４所示。逡逑ｔｉｖ邋ｎ邋ｖ邋ｎ邋ｖｉ邋ｎ邋ｖｉｉ

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