盐胁迫下拟南芥胞内钙离子升高缺陷突变体的筛选及表型分析
发布时间：2021-09-02 19:46
目前,全球盐碱土地面积约八亿公顷,占世界总土地面积的6%,同时由于灌溉施肥不当及工业污染等,全球盐渍化土壤面积呈现出持续增加的趋势。植物在盐渍土壤中会受到离子和渗透胁迫,阻碍对水和养分的吸收利用,抑制植物的生长发育。因此,固着生植物在漫长的进化过程中,产生了多种抵御高盐胁迫的机制,以保证盐胁迫下植物正常的生长发育。植物对外界盐胁迫的响应可以分为四个阶段:感知盐胁迫信号、传递信号、细胞响应与细胞适应。目前,有关植物盐胁迫相关的研究主要集中在上述后三个过程,而对植物如何将外界的盐胁迫信号转化为胞内化学信号的研究较少。现有研究表明,植物在受到盐胁迫时,胞内钙离子浓度在15秒内迅速增加,且不同环境胁迫刺激会诱导细胞产生不同形式的钙振荡,被称之为“钙离子表征”。细胞内下游组分接收到钙离子信号,并进一步通过调节相关基因的表达、蛋白活性等,减少盐胁迫对植物的损伤。然而,目前对于参与植物感知盐胁迫功能的基因研究非常匮乏,为了解决植物如何感知盐胁迫这一科学问题,我们通过正向遗传筛选的方法,探究植物细胞中特异感受外界盐胁迫刺激的元件。本论文以模式植物拟南芥为材料,利用水母发光蛋白（Aequorin,AQ）...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
盐胁迫下细胞内离子信号调节途径[72]
ses可分为PIIA-Ca2+-ATPases（ECAs）和PIIB-Ca2+-ATPases（ACAs），PIIB-Ca2+-ATPases通常定位于内质网膜(ACA2)，液泡(ACA4/11)和细胞质膜上(ACA8/9/10)，且N端含有自抑制结构域，可以通过钙调蛋白的结合来解除[96]。PIIA-Ca2+-ATPases常定位于高尔基体(ECA3)，内质网(ECA1)和其余的内膜系统，研究表明苔藓中PIIA-Ca2+-ATPases敲除突变体，盐胁迫下相关基因的表达下调，突变体对盐胁迫耐受性降低；对拟南芥ACA9和ACA10功能缺失突变体的分析表明，它们对植物花粉管的生长和花序的发育起着特殊作用[97]。图1-2拟南芥细胞中的钙离子转运系统[98]。Fig1-2CalciumtransportsysteminArabidopsiscells.
兰州大学硕士学位论文盐胁迫下拟南芥胞内钙离子升高缺陷突变体的筛选及表型分析101.6.2钙离子信号在植物中的作用真核生物界钙离子在细胞内发挥的作用至关重要，是植物适应外界环境及发育过程中的核心信号转导和调节因子，参与植物细胞内多种理化调节过程[98]。已知钙离子参与多种生物和非生物刺激反应，包括盐、干旱、光、高温和低温、植物激素、机械刺激、真菌诱导因子和结瘤因子。在拟南芥保卫细胞中，脱落酸(ABA)、过氧化氢、低温，都会诱导胞内钙振荡，刺激气孔的关闭。胞内钙离子通过两种途径控制气孔的关闭，即短期的钙离子响应性关闭和长期的程序性钙离子诱导气孔关闭。当Ca2+升高并超过某一阈值水平，就会激活细胞内Ca2+传感蛋白和离子通道，调节气孔的快速关闭[99]。此外，钙离子信号也参与调节气孔的开放，当环境内的CO2较低时，诱导胞内游离钙离子以较高频率震荡，介导气孔的开放。在低浓度的CO2环境下，外源施加钙离子螯合剂BAPTA-AM抑制钙离子震荡的频率，会抑制气孔的开放程度。图1-3拟南芥保卫细胞中的钙离子信号[98]。Fig1-3CalciumSignalsinArabidopsisGuardCells.在菌根共生关系的建立中，钙离子也发挥着重要的作用。豆科植物根毛细胞与结瘤因子接触后，先后诱导细胞质基质中钙离子发生两种形式的变化（钙离子内流和长期的钙离子震荡）。在根毛细胞的生长，花粉萌发和花粉管的生长过程中需要在花粉管及根毛细胞的尖端形成特定Ca2+浓度梯度[100]。多项研究表明细胞内钙离子与细胞骨架之间存在密切的相互作用，钙离子依赖于肌动蛋白的结构和活性，发挥其生长调节作用[101][102][103]。1.6.3钙离子信号的接收与传递
【参考文献】：
期刊论文
[1]Activation of catalase activity by a peroxisome-localized small heat shock protein Hsp17.6CⅡ[J]. Guannan Li,Jing Li,Rong Hao,Yan Guo. Journal of Genetics and Genomics. 2017(08)
本文编号：3379621
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
盐胁迫下细胞内离子信号调节途径[72]
ses可分为PIIA-Ca2+-ATPases（ECAs）和PIIB-Ca2+-ATPases（ACAs），PIIB-Ca2+-ATPases通常定位于内质网膜(ACA2)，液泡(ACA4/11)和细胞质膜上(ACA8/9/10)，且N端含有自抑制结构域，可以通过钙调蛋白的结合来解除[96]。PIIA-Ca2+-ATPases常定位于高尔基体(ECA3)，内质网(ECA1)和其余的内膜系统，研究表明苔藓中PIIA-Ca2+-ATPases敲除突变体，盐胁迫下相关基因的表达下调，突变体对盐胁迫耐受性降低；对拟南芥ACA9和ACA10功能缺失突变体的分析表明，它们对植物花粉管的生长和花序的发育起着特殊作用[97]。图1-2拟南芥细胞中的钙离子转运系统[98]。Fig1-2CalciumtransportsysteminArabidopsiscells.
兰州大学硕士学位论文盐胁迫下拟南芥胞内钙离子升高缺陷突变体的筛选及表型分析101.6.2钙离子信号在植物中的作用真核生物界钙离子在细胞内发挥的作用至关重要，是植物适应外界环境及发育过程中的核心信号转导和调节因子，参与植物细胞内多种理化调节过程[98]。已知钙离子参与多种生物和非生物刺激反应，包括盐、干旱、光、高温和低温、植物激素、机械刺激、真菌诱导因子和结瘤因子。在拟南芥保卫细胞中，脱落酸(ABA)、过氧化氢、低温，都会诱导胞内钙振荡，刺激气孔的关闭。胞内钙离子通过两种途径控制气孔的关闭，即短期的钙离子响应性关闭和长期的程序性钙离子诱导气孔关闭。当Ca2+升高并超过某一阈值水平，就会激活细胞内Ca2+传感蛋白和离子通道，调节气孔的快速关闭[99]。此外，钙离子信号也参与调节气孔的开放，当环境内的CO2较低时，诱导胞内游离钙离子以较高频率震荡，介导气孔的开放。在低浓度的CO2环境下，外源施加钙离子螯合剂BAPTA-AM抑制钙离子震荡的频率，会抑制气孔的开放程度。图1-3拟南芥保卫细胞中的钙离子信号[98]。Fig1-3CalciumSignalsinArabidopsisGuardCells.在菌根共生关系的建立中，钙离子也发挥着重要的作用。豆科植物根毛细胞与结瘤因子接触后，先后诱导细胞质基质中钙离子发生两种形式的变化（钙离子内流和长期的钙离子震荡）。在根毛细胞的生长，花粉萌发和花粉管的生长过程中需要在花粉管及根毛细胞的尖端形成特定Ca2+浓度梯度[100]。多项研究表明细胞内钙离子与细胞骨架之间存在密切的相互作用，钙离子依赖于肌动蛋白的结构和活性，发挥其生长调节作用[101][102][103]。1.6.3钙离子信号的接收与传递
【参考文献】：
期刊论文
[1]Activation of catalase activity by a peroxisome-localized small heat shock protein Hsp17.6CⅡ[J]. Guannan Li,Jing Li,Rong Hao,Yan Guo. Journal of Genetics and Genomics. 2017(08)
本文编号：3379621
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