拟南芥JMJ21基因调控茎端分生组织发育的功能研究

发布时间：2021-07-14 14:02

　　植物地上部分组织和器官的细胞都来源于茎端分生组织,而茎端分生组织活性的维持依赖于干细胞分裂与分化活动之间的动态平衡,研究茎端分生组织的发育过程对于植物的生长发育具有重要的意义。前期我们鉴定到一个T-DNA插入突变体jmj21,其茎端分生组织比野生型明显变小;对JMJ21的酶活性进行分析,发现其可能不具有JMJ家族其他成员的组蛋白去甲基化酶活性;通过jmj21突变体转录组分析发现,该基因通过调控WUS和STM的表达来影响茎端分生组织的发育。本研究初步解析了JMJ21介导的茎端分生组织发育的分子机理。主要结果如下:（1）通过观察jmj21突变体的表型,发现其萌发10天的小苗较野生型明显变小;开花后jmj21突变体植株明显较野生型矮小,且分枝变少;经鉴定,JMJ21的T-DNA插入突变体为knock-out突变体,透明观察其茎端分生组织大小,发现茎端分生组织明显小于野生型。观察JMJ21的表达模式发现,该基因在茎端分生组织表达较强,且JMJ21蛋白定位于细胞核中。（2）JMJ21属于Jumonji C（Jmj C）-Domain containing（JMJ）蛋白家族,是一类典型的组蛋白去甲... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 拟南芥茎端分生组织
        1.1.1 茎端分生组织的结构
        1.1.2 茎端分生组织的起始和维持
    1.2 茎端分生组织活性调控的分子机制
        1.2.1 茎端分生组织活性调节的关键基因
            1.2.1.1 WUS在茎端分生组织中的功能
            1.2.1.2 STM在茎端分生组织中的功能
            1.2.1.3 CLV3在茎端分生组织中的功能
        1.2.2 维持茎端分生组织活性的调控途径
            1.2.2.1 WUS-CLV3 在茎端分生组织发育过程中的反馈调节
            1.2.2.2 WUS-STM在茎端分生组织发育过程中的协同作用
        1.2.3 SHD在茎端分生组织中的功能
    1.3 JMJ家族研究进展
        1.3.1 JMJ家族功能研究
        1.3.2 JMJ调控植物的生长发育
            1.3.2.1 JMJ调控植物开花
            1.3.2.2 JMJ调控叶片衰老
            1.3.2.3 JMJ调控种子萌发
            1.3.2.4 JMJ调控芽再生过程
    1.4 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 实验所用植物材料
        2.1.1 植物材料及其培养条件
        2.1.2 菌株与载体
        2.1.3 实验用酶及其他生化试剂
        2.1.4 实验所用主要仪器
        2.1.5 实验所用PCR引物以及序列测定
        2.1.6 引物序列
    2.2 实验方法
        2.2.1 拟南芥种子萌发前的处理
        2.2.2 拟南芥叶片基因组DNA的提取
        2.2.3 实验所用表达载体的构建
            2.2.3.1 目的基因的克隆
            2.2.3.2 目的片段的回收与检测
            2.2.3.3 克隆载体与目的片段的连接
            2.2.3.4 大肠杆菌感受态细胞Top10的制备
            2.2.3.5 热激法转化E.coli感受态细胞
            2.2.3.6 阳性克隆的筛选及测序
            2.2.3.7 质粒DNA的提取
            2.2.3.8 表达载体的构建
            2.2.3.9 目的片段与表达载体连接
            2.2.3.10 GV3101根瘤农杆菌感受态细胞转化
        2.2.4 拟南芥转基因植株的获取
            2.2.4.1 拟南芥遗传转化
            2.2.4.2 转基因植株鉴定
        2.2.5 拟南芥组织RNA的提取
        2.2.6 反转录cDNA的合成
        2.2.7 荧光定量PCR
        2.2.8 烟草注射
        2.2.9 蛋白提取
        2.2.10 Western Blot
        2.2.11 GUS染色
        2.2.12 茎端分生组织透明拍照
        2.2.13 低熔点琼脂糖震荡切片
        2.2.14 组蛋白甲基化修饰免疫染色
        2.2.15 原位杂交
            2.2.15.1 植物组织的固定与包埋
            2.2.15.2 探针的合成与处理
            2.2.15.3 杂交液的配制
            2.2.15.4 脱蜡与复水
            2.2.15.5 杂交后处理
            2.2.15.6 信号的检测
3 结果与分析
    3.1 jmj21突变体的表型分析与鉴定
        3.1.1 jmj21突变体的表型分析
        3.1.2 jmj21突变体的鉴定
        3.1.3 jmj21突变体茎端分生组织变小
    3.2 JMJ21的表达模式分析
        3.2.1 JMJ21蛋白亚细胞定位
        3.2.2 JMJ21组织表达模式分析
    3.3 JMJ21的功能分析
        3.3.1 JMJ家族成员进化树分析
        3.3.2 JMJ21组蛋白去甲基化酶的活性分析
    3.4 野生型和jmj21突变体茎端分生组织转录组测序结果分析
        3.4.1 转录组数据质量分析
        3.4.2 差异表达基因数据分析
        3.4.3 差异表达基因GO分析
        3.4.4 转录组测序结果茎端分生组织相关基因的韦恩图分析
        3.4.5 转录组测序数据茎端分生组织相关基因的表达量分析
    3.5 jmj21突变体中茎端分生组织特征基因的表达模式分析
        3.5.1 jmj21 突变体中茎端分生组织特征基因WUS的表达模式分析
        3.5.2 jmj21 突变体中茎端分生组织特征基因STM的表达模式分析
        3.5.3 jmj21 突变体中茎端分生组织特征基因CLV3 的表达模式分析
    3.6 JMJ21 基因与茎端分生组织特征基因WUS和 STM的遗传学关系
    3.7 JMJ21 通过调控SHD的表达影响茎端分生组织的发育
4 讨论
    4.1 JMJ21 作用于WUS-STM途径上游调控茎端分生组织发育
    4.2 JMJ21 可能不具有JMJ家族的组蛋白去甲基化酶活性
    4.3 JMJ21可能通过其他途径调控下游基因表达
5 结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥和水稻JMJC蛋白的研究进展[J]. 秦巧,张海文,黄荣峰.  生物技术通报. 2013(10)
[2]JMJ在胚胎发育中的作用[J]. 柯丽琴,屈顺林,杨向东.  生命的化学. 2007(02)



本文编号：3284283