核苷酸转移酶参与拟南芥开花调控及水稻非生物胁迫响应的机制研究

发布时间：2017-12-17 01:02

  本文关键词：核苷酸转移酶参与拟南芥开花调控及水稻非生物胁迫响应的机制研究

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【摘要】：核苷酸转移酶(NTP)能对成熟小分子RNA的3’端进行修饰,从而影响它们的稳定性。本课题组的前期研究发现,HESO1和URT1是在拟南芥中首次发现的两个NTPs。在拟南芥hen1突变体中,HESO1和URT1能对miRNA的3’端进行尿苷化,导致miRNA降解,结果使其靶基因在细胞中积累。而在拟南芥野生型Col中,NTP基因的突变并不影响miRNA的水平。因此,本论文探究NTPs在植物生长模式切换(如营养生长到生殖生长的转变,植物生长环境变化等)中的生物学意义。最早在植物拟南芥中发现的核苷酸转移酶HESO1和URT1能对未甲基化的miRNA 3’端非模板地添加尿苷酸,从而导致miRNA的降解。为了研究其是否对mRNA的3’端具有同样的修饰功能,本文首先通过RNA Seq,分析拟南芥heso1和heso1urt1突变体中差异表达的基因。结果发现与野生型相比,heso1和heso1urt1突变体中与开花相关的油质蛋白表达量差异明显,该结果通过实时荧光定量PCR实验得到了验证。由于油质蛋白主要在种子和特定的花期中表达,因此我们对heso1和urt1突变体(在野生型Col背景下),以及heso1和heso1urt1突变体(在野生型Ler背景下)开花时间进行观察,结果发现heso1,urt1和heso1urt1突变体与野生型相比均具有提前开花的现象。为了进一步确定这一现象,我们通过莲座叶数目统计及在野生型Col中转入过表达载体35S::HESO1,最终确定了heso1、urt1和heso1urt1突变体的早花表型。为了探究HESO1和URT1影响的开花通路,我们通过实时荧光定量PCR分析heso1和urt1突变体中与开花相关基因表达量变化。结果发现,长日照和短日照的情况下,开花相关基因FRI和SOC1的表达量有明显变化。后续研究将进一步确定HESO1和URT1影响的具体通路,并探索HESO1和URT1影响开花的分子机制。另外,我们根据拟南芥NTP基因的核心结构域寻找和筛选存在于水稻、棉花、高粱、马铃薯、玉米及芜菁等重要经济作物中含有该结构域的基因。通过构建进化树发现,NTPs均存在于以上植物中,并在以上植物中高度保守。对水稻13个NTP基因进行生物信息学分析,研究其基因的基本特点、核心结构域在基因组上的位置,结果发现水稻中不同的NTP基因虽然具有共同的结构域,但其蛋白产物的酸碱性不同,核心结构域NTP_transf_2主要分布在基因的N端,除了核心结构域NTP_transf_2,部分NTP基因还存在PAP_assoc结构域,而PAP_assoc结构域主要在基因的C端。根据NTP基因在水稻不同发育阶段和组织中的表达量分析发现,NTP存在于水稻不同的发育阶段和组织中,这与它们在植物体内可能发挥的功能有关。对水稻13个NTP基因的启动子区域进行功能元件分析,发现NTP基因的启动子均含有与胁迫相关的启动子响应原件。为了进一步探索NTP基因在植物非生物胁迫响应中功能,我们利用实时荧光定量PCR的方法分析了水稻中这些基因在非生物胁迫以及植物激素ABA处理下的表达,结果发现,部分水稻NTP基因在热胁迫、干旱胁迫和冷胁迫下的表达量有明显变化。这些结果表明,水稻NTP基因在植物非生物胁迫响应中发挥功能。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2

【参考文献】

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1 陈鹏程;顾志敏;;植物调控盐胁迫下离子动态平衡[J];安徽农业科学;2015年20期

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本文编号：1298122