拟南芥根部细胞分裂素积累突变体zsr9的筛选鉴定以及功能研究

论文摘要

细胞分裂素作为一种重要的植物激素,在植物的生长、发育、衰老、抗病以及非生物胁迫等方面发挥着巨大的作用。在已有的文献报道中,细胞分裂素的合成代谢、信号转导方面的研究已较为详细,但转运的分子机制等方面研究尚少。AtABCG14作为植物体内细胞分裂素的转运蛋白而被发现,它能够将根部合成的trans-Zeatin（tZ）类细胞分裂素向地上组织运输。因此,为进一步研究细胞分裂素的转运机制,我们采用正向遗传学方法,借助EMS诱变建立突变体库,本研究主要进行根部细胞分裂素积累突变体的筛选、基因定位以及功能研究。具体研究结果如下:（1）以根短且根部荧光积累为标准,我们筛选到zsr9突变体。通过突变体表型分析,发现zsr9突变体表现为莲座叶小且花序小、茎细、叶绿素含量低等表型,结合qRT-PCR分析,zsr9突变体与atabcg14突变体有类似的表达模式,初步确定其与细胞分裂素之间存在联系。（2）zsr9突变基因的克隆。将突变体zsr9与两种生态型Col-4（Columbia-4）和Ler（Landsberg）进行杂交,利用杂交的F2代进行基因定位,利用回交的F2代进行表型观察,借助于图位克隆和重测序两种技术手段,最终确定为PP7（AT5G10900）基因,它是一种蛋白磷酸酶。（3）利用T-DNA插入突变体进行功能验证。通过表型分析发现,两个T-DNA插入突变体均出现比单碱基突变体zsr9更加明显的表型,主要表现为根更短、根尖分生组织发育异常,暗形态建成缺陷,花序变小、株高明显变矮、叶绿素含量变低、育性变弱等一系列表型,表明PP7基因功能缺失可能会引起诸多生长发育方面的问题。（4）PP7全长基因组的回补实验。利用PP7全长基因组回补pp7突变体,通过观察其根长、莲座叶大小以及株高、花序等表型,发现其能弥补PP7基因功能缺失的表型。（5）PP7基因的组织表达模式分析。结果发现PP7基因主要在根尖、不定根、真叶、生长点、叶脉、花序以及幼嫩的果荚中强烈表达。亚细胞定位结果显示,PP7定位在细胞核和细胞质中。（6）pp7突变体与细胞分裂素、生长素相关材料杂交的GUS表达及GFP定位结果表明,PP7可能参与细胞分裂素的向顶运输、生长素PIN蛋白的极性分布以及根尖分生组织的细胞分裂。（7）pp7突变体地上组织的激素代谢分析。结果发现pp7突变体中SA和JA的含量明显上升,ACC和IAA含量略有减少,而tZ和tZR的含量也是降低的,证明PP7的功能缺失会影响植物体内激素的动态平衡,特别是tZ和tZR的运输。综上所述,PP7基因功能丧失会产生一系列细胞分裂素缺失的表型,比如花序变小,茎变细长以及生长发育迟缓等,导致植物的整个生长发育阶段发生异常,PP7是一种特异性蛋白磷酸酶,初步推测PP7参与细胞分裂素的信号转导,或者影响生长素的极性运输,但是具体参与何种途径还有待研究。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 缩略词
• 第一章 文献综述
•   1 植物细胞分裂素的研究进展
•     1.1 细胞分裂素的合成与降解
•     1.2 细胞分裂素的信号转导
•     1.3 细胞分裂素的转运
•   2 蛋白磷酸酶PPP家族的研究进展
•     2.1 PP1磷酸酶
•     2.2 PP2A,PP4和PP6磷酸酶
•     2.3 PP5-一个包含四肽重复序列的磷酸酶
•     2.4 PP7磷酸酶
•     2.5 新型蛋白磷酸酶
•   3 本研究的目的以及研究意义
• 第二章 实验材料与方法
•   1 实验材料
•     1.1 植物材料
•     1.2 实验室菌株
•     1.3 实验试剂与仪器
•   2 实验方法
•     2.1 拟南芥EMS诱变方法
•     2.2 突变体筛选方法
•     2.3 拟南芥种植和培养
•     2.4 拟南芥的杂交
•     2.5 CTAB法提DNA
•     2.6 图位克隆
•     2.7 全基因组重测序技术
•     2.8 表达载体的构建
•     2.9 TRIZOL法提RNA
•     2.10 拟南芥cDNA的合成
•     2.11 荧光定量PCR分析
•     2.12 GUS染色
•     2.13 亚细胞定位观察
•     2.14 植物激素的提取
• 第三章 结果与分析
•   1 EMS突变体库的筛选
•   2 zsr9突变体的表型观察
•   3 zsr9突变体的图位克隆
•   4 T-DNA插入突变体的纯合体鉴定
•   5 T-DNA插入突变体的表型观察
•   6 T-DNA插入突变体的回补实验
•   7 PP7蛋白的亚细胞定位
•   8 PP7基因的组织表达模式
•   9 pp7突变体与细胞分裂素、生长素相关材料杂交的表型分析
•   10 pp7突变体的激素代谢分析
• 第四章 讨论
• 参考文献
• 附录
•   1.实验室常用抗生素及药品配置方法
•   2.常用培养基的配置
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王璐

导师: 张可伟

关键词: 诱变,图位克隆,细胞分裂素,蛋白磷酸酶

来源: 浙江师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 浙江师范大学

基金: 国家自然科学基金面上项目(31470370)

分类号: Q943.2

DOI: 10.27464/d.cnki.gzsfu.2019.000320

总页数: 75

文件大小: 4631K

下载量: 72