茉莉酸和光照调控烟草叶片黄化的作用机制分析

发布时间：2018-05-12 00:40

本文选题：烟草 + JA　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：茉莉酸(JA,jasmonate)是介导植物应答环境信号和内源信号物质的关键激素,参与植物正常生长发育,包括胚的分化、气孔运动、色素合成、种子萌发、根的生长、花粉发育、果实成熟和衰老等一系列生理活动。另外,茉莉酸诱导植物对虫害、病害等生物胁迫和高温、高盐、高渗等非生物逆境作出防御反应,在植物抗逆性方面发挥重要作用,对提高作物产量和改良作物品质具有重要的现实意义。因此,研究茉莉酸在作物中的分子调控机制具有重要的科学价值。在茉莉酸信号传导途径中,F-box蛋白CORONATINE INSENSITIVE 1(COI1)与其他受体蛋白形成SCFCOI1泛素连接酶体,共同介导茉莉酸信号传导过程。在茉莉酸信号分子存在的情况下,SCFCOI1复合体与茉莉酸的活性衍生物JA-Ile结合导致负调控因子JAZ蛋白的泛素化降解,从而释放茉莉酸途径转录激活因子MYC2和MYB等,激活茉莉酸信号途径下游的应答基因表达,调控植物的生长发育和逆境应答生理反应。COI1蛋白是JA受体的关键组分,其功能缺失将会导致植物丧失所有重要茉莉酸反应。近期研究证明,茉莉酸途径及COI1蛋白在植物初生代谢及叶片衰老黄化过程中发挥重要调控作用,并可以调控植物光合作用中的淀粉积累以及叶片衰老黄化过程的衰老相关基因表达。然而,与这一调控过程相关的分子和生理调控机理还未得到深入研究。为揭示茉莉酸途径调控植物叶片衰老黄化过程与碳水化合物代谢之间的生理调控机理,本研究从茉莉酸受体蛋白COI1的调控功能入手,对这一生理过程进行了深入研究。我们利用烟草的野生型材料TN90构建了NtCOI1沉默型转基因烟草,来研究COI1在外施茉莉酸条件下对植物初生代谢的各个方面的影响。转基因植物在淀粉代谢水平和淀粉代谢相关基因的表达上均有差异。这一重要发现为研究NtCOI1在调控植物初生代谢方面的作用提供了可靠的证据。因此,我们利用外施茉莉酸对NtCOI1沉默型烟草植株进行处理,然后检测植物糖代谢相关基因和衰老相关基因的表达水平,来研究COI1在JA调节的初生代谢及叶片衰老中的作用。本研究以烟草TN90的野生型和NtCOI1基因沉默植株为材料,研究了外源茉莉酸甲酯和不同光处理条件对烟草的淀粉代谢和衰老的分子调控机制。主要研究结果如下:1.拟南芥幼苗MeJA处理后叶片不会变黄,我们以6叶期TN90幼苗分别用100μM MeJA处理后,烟草叶片都会变黄。说明烟草和拟南芥的茉莉酸应答反应存在差异。2.分别在强光下和暗中用H_2O和100μM MeJA处理6叶期TN90幼苗,1周后强光下的MeJA处理叶片明显变黄,而强光下的H_2O处理叶片未变黄,暗中MeJA处理和H_2O处理叶片都未变黄,2周时更加显著,3周时未发生明显变化,情况基本稳定;对6叶期COI1幼苗分别在强光下和暗中用100μM MeJA处理和H_2O处理,1、2、3周时所有处理烟苗皆未变黄。说明在茉莉酸可以在光照条件下诱导烟草叶片的黄化,而且这一调控过程依赖于茉莉酸受体蛋白COI1的生物功能。3.对结果2中的所有处理幼苗于1、2、3周时分别取样,进行总糖含量的测定。数据分析结果显示:光下MeJA处理后TN90幼苗比H_2O处理后TN90幼苗的葡萄糖和淀粉含量明显减少;光下MeJA处理后COI1幼苗比H_2O处理后COI1幼苗的葡萄糖和淀粉含量稍高;暗中MeJA处理后TN90和COI1幼苗的葡萄糖和淀粉含量皆未发生明显变化;光下MeJA处理后COI1幼苗比MeJA处理后TN90幼苗的葡萄糖和淀粉含量明显偏高。说明在茉莉酸诱导烟草叶片黄化得过程中,会抑制烟草幼苗的光合作用,并改变烟草叶片的碳水化合物代谢。4.叶片黄化是一个植物的衰老过程,许多研究证明这一过程与植物衰老相关基因的表达密切相关。对取样材料进行基因表达差异分析,qRT-PCR结果显示,衰老相关基因SAG12,SagL1,SagL2,SeR1,SeR2,Xyl1,Xyl2,Xyl4和淀粉代谢相关基因SS2,BAM1,BAM2,AGPs的表达水平均未发现显著差异。说明在光照条件下茉莉酸诱导的烟草叶片黄化和碳水化合物代谢变化与衰老相关基因的表达变化并无密切关联。拟南芥的研究证明弱光下茉莉酸诱导的叶片黄化与衰老相关基因表达密切相关,本研究证明正常光照条件下茉莉酸诱导的烟草叶片黄化与衰老相关基因表达变化无密切关联。该研究表明茉莉酸诱导的植物叶片黄化是一个复杂的调控过程。
[Abstract]:Jasmonate is a key component of plant response environment signal and endogenous signal substance , and participates in the normal growth and development of plants , including the differentiation of embryo , stomatal movement , pigment synthesis , seed germination , root growth , pollen development , fruit maturation and aging . There was no significant difference in the content of glucose and starch in the seedlings of TN90 after treatment with MeJA . The results showed that the content of glucose and starch of the seedlings of TN90 after treatment with MeJA was significantly higher than that of the seedlings treated with MeJA .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S572

【参考文献】