独脚金内酯信号靶蛋白SMXL7调控拟南芥地上株型

发布时间：2018-01-15 03:31

本文关键词：独脚金内酯信号靶蛋白SMXL7调控拟南芥地上株型　出处：《四川农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：植物地上株型可以概括为植物各组织器官在地上部分的布局和排列,主要包括侧生器官(叶片,花)的数量和大小,次级分枝的数量,以及各组织和器官之间在空间上相互连接的关系。株型作为重要的农艺性状直接影响农作物的产量,是传统育种和现代育种中的重要目标。独脚金内酯是目前被公认的调控植物生长株型的重要调控因子能够对包括分枝数量、分枝角度、株高、叶片形态、茎粗等表型具有调控作用。最新的研究表明SMAX1-LIKE伴侣蛋白家族中的SMXL6, SMXL7,SMXL8被鉴定为拟南芥中独脚金内酯信号的靶蛋白。本研究中,我们以拟南芥作为研究模型,观察到了SMXL7能够在拟南划芥的根、茎、叶中快速被rac-GR24降解；揭示了SMXL7细胞核定位对蛋白质功能和独脚金内酯信号介导蛋白降解的重要性；通体内蛋白互作实验揭示了独脚金内酯信号元件之间的详细互作关系；我们通过遗传学分析阐述了SMXL7蛋白保守结构域的功能,并提出了SMXL7作用的下游涉及多个调控途径。1.独脚金内酯介导的SMXL7蛋白的泛素化降解普遍存在于植物组织中。本文发现35S:SMXL7-YFP融合蛋白在拟南芥根细胞中被rac-GR24迅速降解,蛋白降解过程需要MAX2和D14蛋白的参与。同时,叶柄和茎中表达的SMXL7:SMXL7-VENUS融合蛋白也能够被rac-GR24迅速降解。SMXL7基因主要在维管束相关组织中表达,但是基因的表达水平不受rac-GR24处理影响。另外,SMXL6和SMXL7在细胞核内形成异源二聚体在rac-GR24处理下同时被降解。2.独脚金内酯信号元件主要在细胞核内发挥作用。SMXL7蛋白定位在细胞核内并在细胞核内富集形成核斑。在本研究中,利用蛋白截断实验定位了细胞核定位信号(NSL),失去细胞核定位的SMXL7蛋白丧失了大部分生物学功能。同时我们也证明了作为独脚金内酯信号受体的D14蛋白也主要在细胞核内发挥作用,并且我们利用FRET-FLIM证实了D14能与SMXL7和MAX2在rac-GR24处理下直接相互作用。3.SMXL7重要结构域的功能解析。本研究中我们对SMXL7重要结构域序列进行了突变和修饰,创制了大量的SMXL7蛋白突变体。我们发现删除特定的结构域能够分别影响蛋白的定位、对独脚金内酯诱导降解的敏感性、蛋白质的活性等特征。借助于这些蛋白变异体,我们可以进一步将SMXL7蛋白的功能多样性进行仔细划分。4. SMXL7调控生长素运输。SMXL7和PINl都能够在相同的维管束形成层和木质部薄壁细胞中表达。SMXL7d53蛋白的积累能够增加PIN1蛋白在木质部薄壁细胞中细胞膜基部的蛋白水平,并且增加生长素极性运输的能力。5.拟南芥地上组织普遍对SMXL7蛋白的活性具有敏感性。通过比较不同遗传背景下植株在分枝数量,分枝角度,株高,叶形等表型特征,我们发现在独脚金内酯突变体中由于SMXL7不能被有效降解,因此在这些表型上产生了与基因拷贝数明显相关的剂量效应。6. SMXL7蛋白功能部分依赖于高度保守的EAR结构域。本研究中提供了大量的遗传学数据说明了不同基因型所产生的表型的差异来源于拟南芥不同的生长发育阶段对EAR结构域突变的敏感度不同以及不同植物组织对SMXL7蛋白活性的敏感度不同。因此,说明了SMXL7蛋白很可具有多种功能；SMXL7蛋白可能通过调控多个下游途径影响拟南芥地上株型的形成。
[Abstract]:In this study , we found that SMXL7 - YFP fusion protein can be rapidly degraded by rac - GR24 in Arabidopsis root , stem and leaf . SMXL7 and PINl can be expressed in the same vascular bundle cambium and xylem parenchyma cells . The accumulation of SMXL7d53 protein can increase the protein level of the cell membrane base of PIN1 protein in the thin - walled cells of xylem . The SMXL7 protein has different sensitivity to the mutation of EAR domain and different plant tissue sensitivity to SMXL7 protein activity . Therefore , it is suggested that SMXL7 protein can have many functions ; SMXL7 protein may affect the formation of plant type of Arabidopsis thaliana by regulating multiple downstream pathways .

【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

【参考文献】