拟南芥AtPSL4参与ABA信号通路的机理研究

发布时间：2019-08-12 18:25

【摘要】：植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)作为植物体内最重要的植物激素之一,参与调控了植物多种生长和发育过程,如种子成熟、种子萌发、幼苗生长、气孔运动以及开花等。此外,ABA在植物响应外界各种环境胁迫的过程中也扮演着非常重要的角色,被称为逆境激素。目前最为认可的ABA信号转导通路含有三种核心组分:ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关蛋白激酶2(SnRK2),它们组成一个双重负调控系统来控制ABA信号的转导。本实验以拟南芥为研究材料,通过用NaCl、甘露醇、ABA等处理超表达株系、突变体和野生型幼苗来研究AtPSL4的功能。研究结果和主要结论如下:(1)通过对GENEVESTIGATOR和ArabidopsiseFP Browser数据库的检索,结合本实验室之前iTRAQ数据的结果,鉴定出潜在的响应盐胁迫的候选基因,并最终选择了AtPSL4作为研究对象开展下一步实验。AtPSL4基因编码一个类葡萄糖苷酶Ⅱβ亚基,其CDS全长包括1944个碱基,编码一条647个氨基酸的多肽链。通过与拟南芥及其他物种比对分析,发现AtPSL4进化非常保守,且无旁系同源基因,其N端存在信号肽和PRKCSH-like结构域,C端存在内质网滞留信号和PRKCSH_1结构域。(2)通过萌发时野生型和AtPSL4超表达对盐、甘露醇的响应分析,发现AtPSL4超表达株系的萌发速率明显高于野生型;萌发后,AtPSL4超表达株系的幼苗子叶变绿的速度也快于野生型。说明AtPSL4正调控萌发和萌发后幼苗的生长。(3)通过高通量数据和qRT-PCR的方法对AtPSL4的表达模式进行分析,发现AtPSL4存在一定的组织表达特异性,其中在根中的表达量最多,在花中几乎不表达;另外,AtPSL4受ABA诱导明显上调,而受盐、甘露醇等的影响较小。(4)通过构建PSL4与GFP的融合蛋白载体,进行烟草瞬时侵染,发现PSL4定位于内质网。片段缺失实验表明N端信号信号肽在其定位中发挥重要功能。(5)利用多效唑作为赤霉素合成的抑制剂,发现AtPSL4超表达株系萌发速度依旧高于野生型。同时,用qRT-PCR检测了赤霉素合成代谢及响应的marker基因的表达量,发现AtPSL4超表达株系和野生型没有明显差别,表明AtPSL4未参与到赤霉素信号通路中,暗示它可能参与了 ABA信号转导过程。(6)当存在ABA时,AtPSL4超表达株系的萌发速度高于野生型,且随着ABA浓度的升高,差异越来越明显。利用qRT-PCR检测了 ABA信号通路marker基因的表达量,发现ABI3、ABI4、ABI5、RD29A等在AtPSL4超表达中表达量明显下降,而PYL/PYRs、PP2Cs、SnRKs的表达量未表现差异,说明AtPSL4参与了 ABA信号转导过程,且可能在SnRKs下游、ABI5上游发挥功能。(7)利用酵母双杂实验检测了 PSL4与CaM2.1、CaM4.1、CaM6、CaM7的互作情况,发现它们并不互作;利用qRT-PCR检测了 ABA处理条件下CaMs的表达量,发现没有明显差异,说明AtPSL4未参与到钙调蛋白介导的ABA通路中。(8)通过酵母双杂和BiFC实验发现PSL4和SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.6互作,与ABA受体不互作,表明其可能在SnRKs下游发挥功能。
【学位授予单位】：山东农业大学
【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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本文编号：2525885