microRNA 167基因在母系控制胚胎和种子发育中的重要作用

论文摘要

母体细胞对胚胎、胚乳和种子的正常发育起着至关重要的作用。母体效应基因的获得及确定需同时结合表型观察和遗传分析,导致目前已确定的母体效应基因非常少。microRNA可以通过剪切与其碱基互补配对的靶基因的mRNA行使转录后调控作用。我们使用CRISPR/Cas9基因编辑技术完全敲除了拟南芥MIR167基因家族的四个成员:MIR167A,MIR167B,MIR167C和MIR167D。前人研究表明miR167靶基因为ARF6和ARF8,我们发现mir167a突变体在花药开裂,胚珠发育和种子形成过程均存在缺陷,该表型与过量表达ARF6和ARF8的转基因植株的缺陷非常相似。将野生型植株的花粉授予到mir167a突变体的柱头将形成干瘪皱缩的种子,种子内的胚胎发育出现明显缺陷。围绕胚胎发育缺陷,我们展开遗传分析并发现当种皮的基因型为mir167a+/+和mir167a+/-时,不论胚胎及胚乳的基因型是何种组成（即便胚胎的基因组成是mir167a-/-,胚乳的基因组成是mir167a-/-/-）,胚胎及种子均可正常发育;当种皮的基因型为mir167a-/-时,胚胎发育便会出现明显缺陷,无法形成正常种子。这些实验数据显示MIR167A在母体组织（种皮）的表达对于胚胎的正常发育是必需的,证明MIR167A是作为一个母体效应基因参与胚胎及种子发育。mir167a突变体的发现为研究miRNAs和生长素在母体影响中的作用提供了一个很好的遗传材料。此外,我们发现mir167a突变体开花明显晚于野生型（WT）植物,该表型在ARF过表达株系中没有观察到。ARF6和ARF8基因的突变可以有效地回复mir167a的生殖发育缺陷,说明在控制生殖发育方面,ARF6和ARF8是miR167调控的主要下游基因。与mir167a突变体不同的是,mir167bcd三突变体并没有展示出显著的发育缺陷。然而,mir167bcd三突变可以明显增强mir167a单突变在胚珠发育和种子形成过程的缺陷,表明MIR167家族四个成员之间存在一定的功能冗余。由此,该研究清晰地阐明了MIR167家族各成员间冗余且特异的功能,证明MIR167A是作为一个母体效应基因参与拟南芥胚胎和种子发育。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 拟南芥的生殖生长
•     1.1.1 开花时间的控制
•     1.1.2 雄蕊发育和雄配子的形成过程
•     1.1.3 雌配子的发育过程
•     1.1.4 拟南芥的种子发育过程
•   1.2 Micro RNA的作用机理
•   1.3 生长素的信号通路
•   1.4 本研究的意义
• 第2章 材料与方法
•   2.1 材料
•     2.1.1 植物材料
•     2.1.2 菌株和质粒载体
•     2.1.3 主要试剂和仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 植物生长和种植条件
•     2.2.2 CRISPR/Cas9基因编辑
•     2.2.3 分子克隆与构建
•     2.2.4 花粉管体外萌发
•     2.2.5 雌配子观察
•     2.2.6 mPS-PI法观察胚胎
•     2.2.7 半薄切片观察
•     2.2.8 花粉管苯胺蓝染色
•     2.2.9 拟南芥转基因植株的筛选
•     2.2.10 RNA的抽提及反转录
•     2.2.11 定量PCR分析
•   2.3 实验引物列表
• 第3章 实验结果
•   3.1 mir167a突变体的表型分析
•     3.1.1 敲除了MIR167A的拟南芥突变体表现出晚花且完全不育的表型
•     3.1.2 用WT MIR167A基因互补mir167a突变体
•     3.1.3 mir167a突变体的花药开裂及花粉管萌发存在缺陷
•     3.1.4 miR167A影响胚珠发育
•     3.1.5 mir167a（♀）x WT（♂）杂交未能产生正常胚胎
•     3.1.6 MIR167A作为一个母体效应基因控制胚胎的正常发育
•   3.2 miR167A在花发育期间的表达模式
•   3.3 探索miR167A的作用机制
•   3.4 MIR167家族其余成员的功能
• 第4章 讨论
•   4.1 miR167A通过调控ARF6,ARF8参与拟南芥的生殖发育
•   4.2 MIR167家族各成员之间的关系
•   4.3 miR167A作用机制的进一步探索
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周洁

导师: 杨仲南

关键词: 生殖发育,母性影响

来源: 上海师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 上海师范大学

分类号: Q943.2

总页数: 64

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