二磷酸核苷磷酸酯酶AsPPD1在紫云英根瘤形成和共生固氮中的功能及机制研究

发布时间：2020-10-23 13:04

　　 二磷酸核苷磷酸酯酶(Diphosphonucleotide phosphatase,PPD)是紫色酸性磷酸酶(Purple acid phosphatase,PAP)的一个亚家族。本实验室前期通过抑制差减杂交技术(Suppressive subtractive hybtidization,SSH)克隆到一个紫云英共生特异表达的新基因As IA257。基于As IA257的核苷酸和氨基酸序列与黄羽扇豆中的PPD1具有较高的相似性,因此我们将As IA257编码蛋白基因重新命名为As PPD1。本文通过研究As PPD1的时空表达、蛋白酶活、亚细胞定位、及其超表达和RNAi的表型,阐明它在豆科植物-根瘤菌共生中的功能及作用机制。取得如下主要研究结果:发现在被根瘤菌侵染过的根和根瘤中,As PPD1表达量升高。磷胁迫条件下,As PPD1在根中转录水平降低,然而在根瘤中转录水平升高。确证了从毕赤酵母中纯化到的As PPD1重组蛋白具有酸性磷酸酶和磷酸二酯酶,在体外证明其可以水解ADP和ATP。亚细胞定位显示As PPD1定位于发根细胞的细胞膜,亦定位于根瘤中含菌细胞的共生体膜。As PPD1在发根中超表达后抑制根瘤形成,然而沉默后导致根瘤早衰且固氮酶活明显降低。HPLC检测表明As PPD1超表达后影响发根中ADP水平,As PPD1沉默后影响根瘤中ATP/ADP的比值和能荷,定量结果表明As PPD1转录水平的变化影响根瘤原基的形成。综上所述,我们发现As PPD1可能通过调节共生中ADP水平和能荷,从而影响根瘤的形成和共生固氮。以上研究结果初步揭示了共生特异表达的As PPD1在固氮过程中的调控功能,为深入研究其调控机制奠定了良好的工作基础。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S541.3;Q945.13
【部分图文】：

图3-1 AsPPD1的蛋白序列保守区域、进化树分析和蛋白结构域预测Fig. 3-1 Conserved motif and Phylogenetic analysis of AsPPD1. AsPPD1 protein conserveddomains. The highly conserved PAP motifs of AsPPD1. In the amino acid sequence, the fourth of the typ

AsPPD1在体外的表达和酶活测定Fig.3-3Invitroexpressionandenzymeactivitydeterminationofrecombinant6His-AsPPD1.

AsPPD1在体外可以水解ATP和ADPFig.3-4Thecapacityof6His-AsPPD1tohydrolyzeATPandADPinvitro.
【参考文献】

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1 Brett J. Ferguson;Arief Indrasumunar;Satomi Hayashi;Yu-Hsiang Lin;Dugald E. Reid;Peter M. Gresshoff;;Molecular Analysis of Legume Nodule Development and Autoregulation[J];Journal of Integrative Plant Biology;2010年01期

2 James Whelan;;Overexpression of OsPAP10a, A Root-Associated Acid Phosphatase, Increased Extracellular Organic Phosphorus Utilization in Rice[J];Journal of Integrative Plant Biology;2012年09期

本文编号：2853076