GbWRKY1在棉花磷稳态和多抗反应中的作用机制研究
发布时间：2021-06-10 23:20
植物在生长发育中面临多种逆境胁迫,并进化出了调控多重逆境胁迫与生长发育的信号网络。WRKY转录因子是植物特有的一类转录因子家族,在植物的生长发育和胁迫响应中发挥重要功能。GbWRKY1是我们前期从棉花中鉴定到的一个响应黄萎病菌侵染的基因。已有的研究发现,将其异源转化拟南芥后能调控拟南芥低磷响应。进一步研究表明,GbWRKY1可以绑定JAZ1的启动子并激活其表达,从而实现同步调控抗病性和生长发育。本研究在前期已有的研究基础上,对GbWRKY1在棉花响应低磷胁迫中的功能进行了鉴定,并探讨了磷稳态对棉花抗病性的影响和机制;此外,我们也对GbWRKY1在盐和干旱胁迫中的调控功能进行了探究。本论文取得的主要研究结果如下:1、GbWRKY1在调控棉花低磷胁迫响应中的效应不明显我们对野生型和GbWRKY1转基因超表达和干涉棉花材料进行了盆栽实验和苗期的低磷处理实验,实验结果显示磷含量、鲜重、株高以及激素含量等生理生化指标在GbWRKY1转基因材料和野生型间并没有规律的变化趋势,这可能和棉花本身对低磷胁迫有较高的耐受性有关。2、低磷处理能激活茉莉酸信号路径和次生代谢并显著增强了棉花对黄萎病菌的抗性我们...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
拟南芥的磷饥饿反应分为局部反应和系统性反应（引自Peretetal2011）
GbWRKY1在棉花磷稳态和多抗反应中的作用机制研究3抑制(Mulleretal2015)。最新的研究结果表明，苹果酸的分泌对低磷下根尖分生细胞质外体的Fe3+的积累是必须的，当苹果酸转运子ALMT1及其上游的转录因子STOP1突变时，也会表现出主根对低磷不敏感的表型(Balzergueetal2017;Mora-Maciasetal2017)。图2拟南芥根尖在磷饥饿下的信号转导（引自Mora-Maciasetal2017）。Figure2ThesignalingtransductionofphosphatestarvationinArabidopsisroottip(FromMora-Maciasetal2017).1.1.3磷饥饿的系统性反应除了根系构型的改变，其它磷饥饿响应大部分都属于系统性响应，模式植物拟南芥中的研究表明植物在长期的进化中形成了响应低磷胁迫的复杂系统调控网络。为了克隆拟南芥中磷饥饿响应的关键调控因子，研究者用磷饥饿诱导基因IPS1的启动子驱动GUS作为报告系统，进行了EMS诱变筛选后鉴定到一个GUS染色程度显著降低的突变体并命名为phr1(phosphatestarvationresponse1)(Rubioetal2001)。Northern杂交实验表明在该突变体中大量磷饥饿响应基因的表达都受到了削弱。克隆该基因后发现其编码一个MYB类型的转录因子。凝胶阻滞实验表明PHR1可以结合非典型的回文序列GNATATNC，并在许多磷饥饿响应基因的启动子上发现了该元件。随后的研究通过对野生型和phr1突变体的RNA-seq数据分析发现，接近80%的磷饥饿响应基因都受到PHR1的调控(Bustosetal2010)。AtPHR1的同源基因在水稻[Oryzasativa(Os)PHR2]，菜豆[Phaseolus
GbWRKY1在棉花磷稳态和多抗反应中的作用机制研究5含量，避免过多的能量消耗；而当外界磷缺乏时，miR399和miR827的转录水平显著上调，在mRNA水平上降解PHO2/UBC24和NLA的转录本，从而解除了磷转运子的泛素化降解，使得更多的磷转运子合成并定位到细胞膜上，帮助植物吸收更多的磷(Liuetal2014)。此外，磷饥饿信号与各种植物激素信号和蔗糖信号之间也都存在密切的互作。越来越深入的研究表明植物对磷饥饿反应存在不同层次的转录和蛋白水平的精细调控，共同形成一个复杂有序的调控网络以应对环境中磷水平的变化。（图3）(Pugaetal2017)。图3拟南芥中磷饥饿信号网络（引自Pugaetal2017）。Figure3PhosphatestarvationsignalingnetworkinArabidopsis(FromPugaetal2017).1.1.4SPX结构域是真核细胞中感知磷的受体值得注意的是，作为磷饥饿响应的核心调控因子，拟南芥中PHR1的转录和蛋白水平几乎不受磷饥饿的诱导，那么植物又是如何感知细胞中磷的水平进而开关PHR1下游调控路径的呢？2014年的两篇研究论文分别在拟南芥和水稻中报
本文编号：3223306
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
拟南芥的磷饥饿反应分为局部反应和系统性反应（引自Peretetal2011）
GbWRKY1在棉花磷稳态和多抗反应中的作用机制研究3抑制(Mulleretal2015)。最新的研究结果表明，苹果酸的分泌对低磷下根尖分生细胞质外体的Fe3+的积累是必须的，当苹果酸转运子ALMT1及其上游的转录因子STOP1突变时，也会表现出主根对低磷不敏感的表型(Balzergueetal2017;Mora-Maciasetal2017)。图2拟南芥根尖在磷饥饿下的信号转导（引自Mora-Maciasetal2017）。Figure2ThesignalingtransductionofphosphatestarvationinArabidopsisroottip(FromMora-Maciasetal2017).1.1.3磷饥饿的系统性反应除了根系构型的改变，其它磷饥饿响应大部分都属于系统性响应，模式植物拟南芥中的研究表明植物在长期的进化中形成了响应低磷胁迫的复杂系统调控网络。为了克隆拟南芥中磷饥饿响应的关键调控因子，研究者用磷饥饿诱导基因IPS1的启动子驱动GUS作为报告系统，进行了EMS诱变筛选后鉴定到一个GUS染色程度显著降低的突变体并命名为phr1(phosphatestarvationresponse1)(Rubioetal2001)。Northern杂交实验表明在该突变体中大量磷饥饿响应基因的表达都受到了削弱。克隆该基因后发现其编码一个MYB类型的转录因子。凝胶阻滞实验表明PHR1可以结合非典型的回文序列GNATATNC，并在许多磷饥饿响应基因的启动子上发现了该元件。随后的研究通过对野生型和phr1突变体的RNA-seq数据分析发现，接近80%的磷饥饿响应基因都受到PHR1的调控(Bustosetal2010)。AtPHR1的同源基因在水稻[Oryzasativa(Os)PHR2]，菜豆[Phaseolus
GbWRKY1在棉花磷稳态和多抗反应中的作用机制研究5含量，避免过多的能量消耗；而当外界磷缺乏时，miR399和miR827的转录水平显著上调，在mRNA水平上降解PHO2/UBC24和NLA的转录本，从而解除了磷转运子的泛素化降解，使得更多的磷转运子合成并定位到细胞膜上，帮助植物吸收更多的磷(Liuetal2014)。此外，磷饥饿信号与各种植物激素信号和蔗糖信号之间也都存在密切的互作。越来越深入的研究表明植物对磷饥饿反应存在不同层次的转录和蛋白水平的精细调控，共同形成一个复杂有序的调控网络以应对环境中磷水平的变化。（图3）(Pugaetal2017)。图3拟南芥中磷饥饿信号网络（引自Pugaetal2017）。Figure3PhosphatestarvationsignalingnetworkinArabidopsis(FromPugaetal2017).1.1.4SPX结构域是真核细胞中感知磷的受体值得注意的是，作为磷饥饿响应的核心调控因子，拟南芥中PHR1的转录和蛋白水平几乎不受磷饥饿的诱导，那么植物又是如何感知细胞中磷的水平进而开关PHR1下游调控路径的呢？2014年的两篇研究论文分别在拟南芥和水稻中报
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