乙烯依赖和非乙烯依赖的花器官脱落途径调控AtDOF4.7的研究

发布时间：2017-12-12 02:09

  本文关键词：乙烯依赖和非乙烯依赖的花器官脱落途径调控AtDOF4.7的研究

  更多相关文章： 拟南芥 脱落 乙烯 IDA 高通量测序

【摘要】：器官脱落是植物重要的发育进程。多种信号参与了植物器官脱落的调控过程,其中植物激素乙烯和短肽配体(如INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION, IDA)介导的脱落途径是研究的热点。在前期研究中,本实验室报道了拟南芥DOF类转录因子家族成员AtDOF4.7可能参与花器官脱落的调控。但是AtDOF47参与拟南芥花器官脱落途径的调控机制和作用模式尚不清楚。在本研究中,本人围绕AtDOF4.7基因系统解析了脱落信号传递途径和离区细胞细胞壁降解的作用机理。首先本人发现施加外源乙烯会使PromoterA,DOF4.7∷G US转基因株系角果离区GUS的表达时间明显提前；进一步利用遗传学手段研究发现,与野生型相比,PromoterArDoF4.7∷ G US在乙烯不敏感突变体ein2-1、etr1-1中,角果离区GUS的表达时间推迟,且Real-time PCR结果显示AtDOF4.7在ein2-1突变体中的表达在第10花位出现,表明该基因在ein2-1中的表达延迟了。这些结果表明乙烯信号在时间上调节了AtDOF4.7。同时,本人通过研究发现非乙烯依赖的的脱落途径同样也影响着AtDOF4.7的表达。PromoterAtDOF4.7∷GUS在非乙烯依赖的脱落缺失突变体ida-2中,角果离区GUS时间表达模式与野生型背景下的时间表达模式一致。但是Real-time PCR结果显示,与野生型相比,AtDOF4.7在ida-2突变体中的表达量明显升高。这些数据表明在转录水平上IDA是负调控AtDOF4.7的为了进一步确定IDA与AtDOF4.7的上下游关系,本人将AtDOF4.7过表达株系S107(花器官延迟脱落)与35S.IDA转基因植株(花器官提前脱落)进行杂交,观察发现S107/35S.IDA的花器官无法脱落。这表明AtDOF4.7位于IDA的下游。为进一步调查和阐明非乙烯依赖的脱落途径对AtDOF4.7的调控机制,本人检测了AtDOF4.7与非乙烯依赖的脱落途径中MAPK级联反应之间的关系。荧光双分子互补实验和酵母双杂交实验证明AtDOF4.7和 MPK3/MPK6相互作用。而体外磷酸化实验也证明了被MKK5DD激活的MPK3/MPK6能强烈磷酸化AtDOF4.7-MBP融合蛋白。为了研究磷酸化后的AtDOF4.7蛋白如何行使生理功能,本人继续利用Western检测SI07/MKK5DD杂交植株中AtDOF4.7的蛋白水平,发现磷酸化的AtDOF47蛋白水平降低,这可能是由于蛋白磷酸化引起的。为了进一步明确AtDOF4.7的作用机制,本人利用高通量测序(RNA-seq),检测筛选了AtDOF47 可能调控的目标基因,在AtDOF4.7过表达植株(S107)角果中,有232个下调基因和315个上调基因。Real-time PCR结果验证下调基因中仅有的五个定位于细胞外的细胞壁降解酶类基因(AT2G43620, AT2G43610, AT4G02330. AT4GI6260 和 AT4G30290),在S107角果中表达水平明显下降。说明AtDOF4.7会抑制多种细胞壁降解酶类基因的表达从而高效地调控花器官脱落。上述实验结果表明,AtDOF4.7受上游乙烯依赖和非乙烯依赖的脱落途径调控。乙烯主要是影响AtDOF4.7的表达时间；而非乙烯依赖的脱落途径是通过IDA既在转录水平又在蛋白水平调控AtDOF4.7的表达量,从而控制脱落强度。AtDOF47则对下游五个细胞壁降解酶类基因起负调控作用。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2

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本文编号：1280750