拟南芥miR156介导种子成熟调控机制的初步研究

发布时间：2019-11-04 17:28

【摘要】：种子成熟是种子贮藏物质积累的阶段,是决定种子质量和产量的关键时期,挖掘种子成熟调控因子对改善种子品质和提高质量具有重要的意义。mi RNA在基因调控网络中占有核心位置,然而目前关于mi RNA调控种子成熟方面的研究还少有报道,该研究以种子发育的mi RNA组学数据为参考,利用实验室建立的种子成熟调控因子检测体系(gus23,种子贮藏蛋白基因启动子驱动GUS基因),对参与种子成熟调控的mi RNA进行了筛选和鉴定,我们的研究发现mi R156及其靶标基因SPLs可能参与种子成熟的调控,主要结果如下:1.通过文献查找发现一些可能参与种子成熟调控的mi RNA,结合种子发育的mi RNA组学和mi RNA合成与功能突变体转录组学的研究数据,在其中选择了mi R156、mi R397、mi R402、mi R824进行研究。将这4个mi RNA进行克隆和载体构建并转入具有GUS背景的gus23拟南芥中。2.将mi R156的下调表达突变体MIM156与gus23杂交。GUS染色分析发现mi R156下调后导致幼苗真叶出现GUS表型,并且MIM156的成熟种子大于野生型。这些结果初步表明mi R156可能参与种子成熟的调控过程。我们同时也观察了mi R156过表达和下调突变体的其它表型,mi R156过表达后具有莲座叶多、开花晚、植株矮小、果荚短且较扁、单个果荚中种子数量少的特点。3.拟南芥mi R156家族中共有10个成员(mi R156a-j),为了分析不同成员的组织表达特异性,我们选取了14d幼苗、莲座叶、花和7d果荚等4个组织,检测mi R156基因家族的表达情况,结果发现大部分的mi R156基因家族成员在拟南芥的果荚和花中有着较高的表达,特别是果荚中,这些研究结果表明mi R156可能在拟南芥花和种子的早期发育中发挥着重要的作用。4.mi R156负调控其靶标SPL基因家族的大部分成员,通过分析这些基因在拟南芥各个组织中的表达情况发现SPL2、SPL10、SPL11在种子中有着较高的表达,特别是SPL10和SPL11。因此,我们克隆了SPL2基因并转入到gus23中,同时从ABRC购买了SPL10(CS66330、CS6632)、SPL11(CS66334、CS66335)过表达突变体,并通过杂交的方法创制了SPL10、SPL11在gus23中的过表达突变体。GUS染色分析发现SPL2在gus23中过表达导致幼苗子叶呈现GUS表型,SPL10和SPL11过表达导致幼苗真叶出现GUS表型。进一步利用Real-Time PCR检测了种子成熟的4个关键调控因子(LEC1、LEC2、ABI3和FUS3)在SPL10和SPL11过表达突变体种子中的表达情况,结果表明ABI3和FUS3表达量显著增加。这些结果初步表明SPL2、SPL10、SPL11可能作为mi R156的靶标参与种子成熟的调控过程。5.为了进一步研究SPLs在种子成熟调控中的角色,我们利用RNAi技术对SPL10和SPL11进行基因沉默,随后我们同时对SPLs过表达和下调突变体的表型进行了分析。该研究首次探索了mi R156及其靶标SPLs在种子成熟过程中所扮演的角色,这为深入阐释mi R156调控种子成熟的分子机理奠定了基础,也为在其它物种中展开相关研究提供了参考。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2

【参考文献】