NAT1及NAT2调控拟南芥铜及铁稳态作用机制研究
发布时间：2021-10-15 12:24
植物的新陈代谢不仅需要光,还需要水和特定的矿质元素满足生长和发育的需求。铜和铁是植物生长发育必需的矿质营养元素,在植物体内多种生理代谢过程中都发挥着重要作用。目前已经发现有多种金属转运蛋白家族参与植物体内对铁以及铜的吸收转运过程,例如重金属ATP酶（HMA）蛋白家族以及黄色条纹转运蛋白（YSL）家族。铜和铁既能以离子的形式直接被转运蛋白进行转运,也可以和金属螯合物进行结合形成复合物被金属转运蛋白转运,常见的金属螯合物包括烟酰胺（NA）、植物螯合肽（PC）、脱氧麦根酸（DMA）、谷胱甘肽（GSH）等物质。目前对铜和铁在植物体内的吸收、运输和分配机制的研究逐渐深入,但是目前对于铜和铁的长距离运输机制还有许多细节仍有待解释。本课题发现拟南芥（Arabidopsis thaliana）内两个可能参与到离子转运的基因,并将其分别命名为NAT1和NAT2。NAT1和NAT2同属于NPF转运蛋白家族,对两者的氨基酸序列进行比对后发现NAT1和NAT2相似性高达74.1%。通过CRISPR-Cas9技术敲除NAT1和NAT2基因,制备筛选获得nat1、nat2、nat1nat2拟南芥突变体。在之后的培...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CRISPR-Cas9技术制备获得nat1,nat2单突变体及双突变体
3结果与分析23图3-2nat1、nat2、nat1nat2叶片离子含量变化。取样在土壤中生长四周大的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53叶片，使用ICP-MS技术测定离子含量。图中的数据为突变体与野生型离子含量相比所得数据，n=6。Fig3-2Ionomechangesofnat1,nat2,nat1nat2inleaves.TheleavesofCol-0,nat1-77,nat2-53andnat1nat2-53wereculturedinartificialsoilforfourweeksanddeterminedbyICP-MS.Thedataisobtainedbycomparingtheionomeofthemutantwiththewildtype,n=6.3.1.3nat1nat2突变体种子表现出明显的离子变化为了进一步探究nat1nat2离子含量变化，采用ICP-MS技术测定了Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-70、nat1nat2-53、nat1nat2-77植株成熟种子中的离子含量。离子组测定结果显示，nat1与nat2单突变体与野生型Col-0种子中铁、钴的含量并不存在显著差异，但nat1nat2双突变体种子中铜、铁的含量显著下降，其中铁的含量降低了约60%，铜的含量降低了约40%（图3-3）。nat1nat2种子以及叶片中铜、钴、铁离子含量的改变都表明NAT1以及NAT2可能共同参与调控拟南芥内铜、铁、钴的稳态。
NAT1及NAT2调控拟南芥铜及铁稳态作用机制研究24图3-3Col-0、nat1、nat2、nat1nat2植株种子离子含量变化。取样土壤种植的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53植株成熟种子，使用ICP-MS技术测定铜、铁、钴的离子含量。小写字母a,b,c,d代表显著性差异，统计分析为ANOVA分析，Bonferroni检验(α=0.05)。Fig3-3IonomechangesofCol-0,nat1,nat2,nat1nat2inseeds.TheconcentrationsofFe,Cu,CoinseedsofCol-0andnat1andnat2singlemutantsanddoublemutantsgrowninartificialsoil.Metalcontents(Fe,Cu,Co)weredeterminedbyInductivelyICP-MS.Lowercasea,b,c,dindicatestatisticaldifferences.Dataevaluationwasdonewithaone-wayANOVAusingaBonferronitest(α=0.05).3.1.4nat1nat2突变体各组织器官铜、铁、钴含量明显变化为了探究NAT1及NAT2如何调控拟南芥内铜、铁、钴的稳态，将Col-0、nat1nat2双突变体在Hoagland培养液中进行7周的水培培养后，分别检测植株生长时期各个组织器官中铜、铁、钴的离子含量。检测结果表明水培体系中的nat1nat2双突变体根部铜和钴的含量显著升高，同时地上部组织器官老叶、幼叶、花、角果、种子、茎中的离子含量显著下降（图3-4A，B），这说明铜、钴在向地上部运输的过程中出现了阻碍；而铁的含量虽然在地上部老叶中含量与野生型没有差异，但是在幼叶、种子等组织器官内含量显著下降（图3-4C），这说明铁在地上部的运输过程出现了异常。结合前面的叶片和种子的离子检测结果，nat1nat2突变体离子组表型可能是由于NAT1、NAT2功能异常所导致的，推测NAT1以及NAT2共同参与铜、钴由地下部转运至地上部的转运过程，铁在地上部的转运过程。
本文编号：3437985
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CRISPR-Cas9技术制备获得nat1,nat2单突变体及双突变体
3结果与分析23图3-2nat1、nat2、nat1nat2叶片离子含量变化。取样在土壤中生长四周大的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53叶片，使用ICP-MS技术测定离子含量。图中的数据为突变体与野生型离子含量相比所得数据，n=6。Fig3-2Ionomechangesofnat1,nat2,nat1nat2inleaves.TheleavesofCol-0,nat1-77,nat2-53andnat1nat2-53wereculturedinartificialsoilforfourweeksanddeterminedbyICP-MS.Thedataisobtainedbycomparingtheionomeofthemutantwiththewildtype,n=6.3.1.3nat1nat2突变体种子表现出明显的离子变化为了进一步探究nat1nat2离子含量变化，采用ICP-MS技术测定了Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-70、nat1nat2-53、nat1nat2-77植株成熟种子中的离子含量。离子组测定结果显示，nat1与nat2单突变体与野生型Col-0种子中铁、钴的含量并不存在显著差异，但nat1nat2双突变体种子中铜、铁的含量显著下降，其中铁的含量降低了约60%，铜的含量降低了约40%（图3-3）。nat1nat2种子以及叶片中铜、钴、铁离子含量的改变都表明NAT1以及NAT2可能共同参与调控拟南芥内铜、铁、钴的稳态。
NAT1及NAT2调控拟南芥铜及铁稳态作用机制研究24图3-3Col-0、nat1、nat2、nat1nat2植株种子离子含量变化。取样土壤种植的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53植株成熟种子，使用ICP-MS技术测定铜、铁、钴的离子含量。小写字母a,b,c,d代表显著性差异，统计分析为ANOVA分析，Bonferroni检验(α=0.05)。Fig3-3IonomechangesofCol-0,nat1,nat2,nat1nat2inseeds.TheconcentrationsofFe,Cu,CoinseedsofCol-0andnat1andnat2singlemutantsanddoublemutantsgrowninartificialsoil.Metalcontents(Fe,Cu,Co)weredeterminedbyInductivelyICP-MS.Lowercasea,b,c,dindicatestatisticaldifferences.Dataevaluationwasdonewithaone-wayANOVAusingaBonferronitest(α=0.05).3.1.4nat1nat2突变体各组织器官铜、铁、钴含量明显变化为了探究NAT1及NAT2如何调控拟南芥内铜、铁、钴的稳态，将Col-0、nat1nat2双突变体在Hoagland培养液中进行7周的水培培养后，分别检测植株生长时期各个组织器官中铜、铁、钴的离子含量。检测结果表明水培体系中的nat1nat2双突变体根部铜和钴的含量显著升高，同时地上部组织器官老叶、幼叶、花、角果、种子、茎中的离子含量显著下降（图3-4A，B），这说明铜、钴在向地上部运输的过程中出现了阻碍；而铁的含量虽然在地上部老叶中含量与野生型没有差异，但是在幼叶、种子等组织器官内含量显著下降（图3-4C），这说明铁在地上部的运输过程出现了异常。结合前面的叶片和种子的离子检测结果，nat1nat2突变体离子组表型可能是由于NAT1、NAT2功能异常所导致的，推测NAT1以及NAT2共同参与铜、钴由地下部转运至地上部的转运过程，铁在地上部的转运过程。
本文编号：3437985
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