γ-氨基丁酸代谢调控细胞内复制分子机制研究

论文摘要

γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid,GABA）是植物体内一种重要的非蛋白组分氨基酸,对于植物的生长发育起着重要的调控作用。在胁迫条件下,GABA会大量积累,清除活性氧（ROS）,减缓高浓度ROS对植物的损伤。内复制是有丝分裂的一种特殊形式,是指在一个细胞周期中,DNA发生复制但细胞不进行有丝分裂的过程,发生内复制的细胞通常有更大的增长潜能以及更强的胁迫抗性。在细胞水平,内复制现象也对多种胁迫有着普遍性的响应。为研究GABA合成代谢和细胞内复制之间的关系,本研究以GABA合成突变体（gad1,gad2,gad1/gad2）为实验材料,从细胞倍性分析入手,分析了细胞周期调控因子的表达变化,旨在探讨GABA代谢影响内复制的分子机理。实验结果表明:1.采用Image J测量各个突变体的叶片面积。结果表明,在正常生长条件下,GABA合成突变体叶片面积大于野生型拟南芥的叶片面积。第8d叶龄时,gad1,gad2两种突变体的第一对真叶的叶面积是野生型的1.3倍,gad1/gad2双突变体叶片面积是野生型的1.8倍,说明GABA合成突变会导致拟南芥叶片面积增大,且双突变体中差异更为明显;2.进一步研究表明,GABA合成突变体叶片表皮的细胞平均面积大于野生型,第8d叶龄时,gad1,gad2两种突变体第一对叶片表皮的平均细胞面积是野生型的1.2倍,gad1/gad2双突变体第一对叶片表皮的平均细胞面积是野生型的1.4倍,说明GABA合成突变会导致拟南芥叶片表皮细胞面积增大,且双突变体中差异更为明显;3.突变体叶片流式细胞分析表明,在叶片发育早期（8天龄第一对真叶）,和野生型相比,GABA合成突变体叶片中更早出现内复制的8倍体细胞;在叶片发育晚期（21天龄第一对真叶）,突变的叶片中高倍性的细胞所占的比例高于野生型,说明GABA合成突变可以促进拟南芥叶片细胞发生内复制;4.CDC6是细胞周期G1/S期前复制复合体（pre-RC）中的重要组分,其活性调节影响细胞增殖和分化。qRT-PCR结果显示,gad1/gad2双突变体中CDC6的表达量上调8倍左右,说明GABA合成突变可能会促进细胞周期早期内复制相关的DNA合成;5.有丝分裂CDK活性的抑制因子SIAMESE（SIM）及S M R（S I A M E S E-R E L A T E D）表达的定量分析表明,SIM/SMR家族基因普遍上调,其中gad1突变体中SIM/SMR的表达量上调2-5倍,gad2突变体中SIM/SMR的表达量上调4-6倍,gad1/gad2双突变体中SIM/SMR的表达量上调6-17倍;说明GABA合成突变可能会促进细胞周期相关蛋白抑制基因的表达,且双突变的突变效果更为明显;6.直接调控内复制的发生的CYCD3;1以及CDKA;1定量分析表明,在突变体中这两种基因的表达下调,其中gad1,gad2突变体中CYCD3;1的表达量是野生型中的0.2倍左右,gad1/gad2双突变体中CYCD3;1的表达量是野生型中的0.1倍左右;gad1突变体中CDKA;1的表达量是野生型中的0.4倍左右,gad2突变体中CDKA;1的表达量是野生型中的0.2倍左右,gad1/gad2双突变体中CDKA;1的表达量是野生型中的0.1倍左右;说明GABA内源合成缺失在细胞周期早期影响内复制的发生。这意味着GABA代谢对植物正常发育过程起着一定的调节作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 γ-氨基丁酸在植物发育中的作用
•     1.1.1 GABA的化学性质
•     1.1.2 GABA的合成途径
•     1.1.3 GABA与 ROS之间的相互作用
•   1.2 ROS在植物中的作用
•   1.3 细胞视角下拟南芥叶片的发育
•   1.4 细胞周期与内复制
•     1.4.1 细胞周期
•     1.4.2 内复制
•     1.4.3 内复制与环境胁迫之间的关系
•   1.5 本研究的目的和意义
• 第二章 拟南芥GAD突变体的鉴定
•   2.1 引言
•   2.2 突变体鉴定
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 鉴定原理
•     2.2.3 实验主要试剂及仪器
•     2.2.4 实验方法
•       2.2.4.1 拟南芥种植
•       2.2.4.2 PCR扩增
•       2.2.4.3 电泳检测
•   2.3 结果与分析
•   2.4 讨论
• 第三章 拟南芥叶片及其表皮细胞面积的测量
•   3.1 引言
•   3.2 材料和方法
•     3.2.1 实验材料
•     3.2.2 主要实验仪器
•     3.2.3 实验方法
•     3.2.4 叶片面积测量
•     3.2.5 表皮细胞面积测量
•   3.3 结果与分析
•   3.4 讨论
• 第四章 拟南芥叶片细胞倍性分析
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 实验材料
•     4.2.2 实验主要试剂与仪器
•     4.2.3 实验方法
•   4.3 结果与分析
•   4.4 讨论
• 第五章 内复制关键基因表达分析
•   5.1 引言
•   5.2 材料和方法
•     5.2.0 实验材料
•     5.2.1 实验试剂
•     5.2.2 实验仪器
•     5.2.3 实验方法
•       5.2.3.1 拟南芥的种植
•       5.2.3.2 拟南芥叶片总RNA的提取
•       5.2.3.3 逆转录
•       5.2.3.4 Q-PCR
•   5.3 结果与分析
•     5.3.1 基因扩增曲线与溶解曲线
•     5.3.2 基因相对表达量
•   5.4 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 岳涵

导师: 余光辉

关键词: 细胞周期,内复制,活性氧,流式细胞术,细胞倍性

来源: 中南民族大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 中南民族大学

分类号: Q23

总页数: 66

文件大小: 3701K

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