OsbHLH156与IRO2协同调控水稻铁稳态机制的初步研究
发布时间：2021-08-02 06:03
铁是植物生长发育必不可少的微量元素。尽管地壳中铁的含量很高,但通常以不溶于水的氧化物的形态存在,在pH较高的石灰性土壤上,作物缺铁现象更为普遍。为了适应缺铁环境,植物进化出两种铁吸收机制,其中非禾本科植物利用机制Ⅰ吸收二价铁,禾本科植物利用机制Ⅱ吸收三价铁。由于水稻存在淹水和旱地两种生长环境,同时具有两种铁吸收方式,并且水稻是我国种植面积最大的粮食作物,因此研究水稻铁吸收、转运和代谢等生理和分子机理,对丰富水稻缺铁逆境胁迫的生理机制,有效地开展水稻抗缺铁胁迫和富铁水稻育种均具有重要理论和实践意义。实验室前期在水稻中鉴定到一个拟南芥FIT的同源基因,OsbHLH156,该基因在缺铁条件下表达显著上调,进一步研究发现,OsbHLH156能够与IRO2互作,并协助IRO2定位至细胞核,进而激活机制Ⅱ相关基因的表达。但是OsbHLH156介导IRO2进核后如何共同调控下游基因还不清楚。本文中,我们主要研究了OsbHLH156和IRO2的表达模式、构建了osbhlh156和iro2突变体并对突变体进行表型和转录组分析、分析了OsbHLH156和IRO2蛋白互作及对下游基因的调控。通过RT-qPC...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高等植物铁吸收机制
浙江大学硕士学位论文文献综述5图1.2禾本科植物中甲硫氨酸循环及麦根酸类物质的合成过程(Kobayashietal.,2005)。Figure1.2ThemethioninecycleandthebiosyntheticpathwayofMAsingraminaceousplants.(Kobayashietal.,2005)1.2植物体内铁转运机制铁通过根部进入到植物体内，根据植物各组织和器官对铁的需求量不同，需要通过长距离运输的方式来协调铁在植物体不同组织和器官内的分布。植物体内铁的转运涉及多个步骤，其中包括穿过里海带的共转运；木质部的装载、运输和卸载；木质部向韧皮部的转运；韧皮部的装载、运输和卸载等过程。1.2.1铁从根部至地上部分的转运机制铁从根部吸收到植物体后被转运到植物体的其他组织和器官。铁向地上部分的转运可以认为是由蒸腾作用和根压力驱动的，然后由木质部转运到生长的叶片中。铁还可以通过韧皮部从老叶转运到发育的组织如新叶、茎尖和成熟的种子中。在植物体内，铁必须与其它化合物结合才能转运，因为可溶的Fe2+对植物体有害，而Fe3+几乎不可溶。与铁结合的化合物主要包括柠檬酸、酚类、NA和MAs。
浙江大学硕士学位论文文献综述8要意义。研究发现，拟南芥中STARIK基因编码线粒体ABC转运蛋白Sta1，starik突变体植株出现矮化和褪绿，并且突变体中的线粒体比野生型积累了更多的非血红素和非蛋白铁，Fe-S簇的生物合成途径受阻(Kushniretal.,2001)。此外，拟南芥中的FRO3和FRO8也定位与线粒体膜上(Heazlewoodetal.,2004)，FRO3受缺铁诱导，在幼苗的维管束中表达量最高(Mukherjeeetal.,2006)，FRO8主要表达在衰老叶片的叶脉组织中(Wuetal.,2005)，但两个基因的具体功能目前还不清楚。在叶绿体中，铁和铜在光合电子传递中发挥重要作用，是超氧化物歧化酶的辅助因子。铁是叶绿素生物合成所必须的，质体中的铁蛋白簇在萌发、发育和铁胁迫期间储存铁。因此，铁稳态对叶绿体和植物的生长发育至关重要。拟南芥中的PIC1在铁通过叶绿体内膜的运输中起作用，pic1突变后植株在缺铁条件下会出现黄化和矮小的症状，并且叶绿体发育严重受损，铁蛋白簇显著增加。除了铁蛋白上调外，pic1突变体中与铁吸收转运、光合作用及铁-硫簇相关的基因也受到不同程度的调控(Duyetal.,2007)。FRO7是拟南芥中定位于叶绿体的铁螯合还原酶基因，在叶绿体铁的获取中发挥重要。fro7功能丧失突变体中叶绿体Fe(Ⅲ)螯合还原酶的活性比野生型低75%，每微克叶绿素中铁含量低33%。在碱性土壤中种植fro7突变体时，幼苗会表现出严重的黄化，并且可能在结实前死亡(Jeongetal.,2008)。图1.3参与铁在植物亚细胞内转运的分子(Jeong,Guerinot,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AtbHLH29 of Arabidopsis thaliana is a functional ortholog of tomato FER involved in controlling iron acquisition in strategy I plants[J]. You Xi YUAN1,2, Juan ZHANG1,2, Dao Wen WANG1, Hong Qing LING1,* 1The State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Datun Road, Chaoyang District, Beijing 100101, China 2Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Yuquan Road, Shijingshan District, Beijing 100039, China. Cell Research. 2005(08)
[2]提高植物体内铁再利用效率的研究现状及进展[J]. 郭世伟,邹春琴,江荣凤,张福锁. 中国农业大学学报. 2000(03)
本文编号：3317036
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高等植物铁吸收机制
浙江大学硕士学位论文文献综述5图1.2禾本科植物中甲硫氨酸循环及麦根酸类物质的合成过程(Kobayashietal.,2005)。Figure1.2ThemethioninecycleandthebiosyntheticpathwayofMAsingraminaceousplants.(Kobayashietal.,2005)1.2植物体内铁转运机制铁通过根部进入到植物体内，根据植物各组织和器官对铁的需求量不同，需要通过长距离运输的方式来协调铁在植物体不同组织和器官内的分布。植物体内铁的转运涉及多个步骤，其中包括穿过里海带的共转运；木质部的装载、运输和卸载；木质部向韧皮部的转运；韧皮部的装载、运输和卸载等过程。1.2.1铁从根部至地上部分的转运机制铁从根部吸收到植物体后被转运到植物体的其他组织和器官。铁向地上部分的转运可以认为是由蒸腾作用和根压力驱动的，然后由木质部转运到生长的叶片中。铁还可以通过韧皮部从老叶转运到发育的组织如新叶、茎尖和成熟的种子中。在植物体内，铁必须与其它化合物结合才能转运，因为可溶的Fe2+对植物体有害，而Fe3+几乎不可溶。与铁结合的化合物主要包括柠檬酸、酚类、NA和MAs。
浙江大学硕士学位论文文献综述8要意义。研究发现，拟南芥中STARIK基因编码线粒体ABC转运蛋白Sta1，starik突变体植株出现矮化和褪绿，并且突变体中的线粒体比野生型积累了更多的非血红素和非蛋白铁，Fe-S簇的生物合成途径受阻(Kushniretal.,2001)。此外，拟南芥中的FRO3和FRO8也定位与线粒体膜上(Heazlewoodetal.,2004)，FRO3受缺铁诱导，在幼苗的维管束中表达量最高(Mukherjeeetal.,2006)，FRO8主要表达在衰老叶片的叶脉组织中(Wuetal.,2005)，但两个基因的具体功能目前还不清楚。在叶绿体中，铁和铜在光合电子传递中发挥重要作用，是超氧化物歧化酶的辅助因子。铁是叶绿素生物合成所必须的，质体中的铁蛋白簇在萌发、发育和铁胁迫期间储存铁。因此，铁稳态对叶绿体和植物的生长发育至关重要。拟南芥中的PIC1在铁通过叶绿体内膜的运输中起作用，pic1突变后植株在缺铁条件下会出现黄化和矮小的症状，并且叶绿体发育严重受损，铁蛋白簇显著增加。除了铁蛋白上调外，pic1突变体中与铁吸收转运、光合作用及铁-硫簇相关的基因也受到不同程度的调控(Duyetal.,2007)。FRO7是拟南芥中定位于叶绿体的铁螯合还原酶基因，在叶绿体铁的获取中发挥重要。fro7功能丧失突变体中叶绿体Fe(Ⅲ)螯合还原酶的活性比野生型低75%，每微克叶绿素中铁含量低33%。在碱性土壤中种植fro7突变体时，幼苗会表现出严重的黄化，并且可能在结实前死亡(Jeongetal.,2008)。图1.3参与铁在植物亚细胞内转运的分子(Jeong,Guerinot,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AtbHLH29 of Arabidopsis thaliana is a functional ortholog of tomato FER involved in controlling iron acquisition in strategy I plants[J]. You Xi YUAN1,2, Juan ZHANG1,2, Dao Wen WANG1, Hong Qing LING1,* 1The State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Datun Road, Chaoyang District, Beijing 100101, China 2Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Yuquan Road, Shijingshan District, Beijing 100039, China. Cell Research. 2005(08)
[2]提高植物体内铁再利用效率的研究现状及进展[J]. 郭世伟,邹春琴,江荣凤,张福锁. 中国农业大学学报. 2000(03)
本文编号：3317036
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