马铃薯StSERKs在油菜素内酯信号通路和植物免疫中的功能研究

论文摘要

模式植物拟南芥中,BRI1（Brassinosteroid Insensitive 1,BRI1）参与BR（Brassinosteroids,BRs）信号的转导。作为BR的主要受体,其突变体bri1-5会出现BR缺陷的表型。体细胞胚胎发生类受体激酶基因SERKs（Somatic Embryogenesis Receptor Kinases,SERKs）作为共受体参与对BR信号的转导。同时BAK1（BRI1-Associated Receptor Kinase 1,BAK1）和BKK1（BAK1-Like 1,BKK1）参与植物的免疫抗病反应,bak1-4 bkk1-1双重突变体在无菌条件下进行正常培养就会产生幼苗死亡现象。bak1-3bkk1-1弱双重突变体在正常培养条件下能够完成生活史,但是其幼苗子叶会出现黄化表型,与植物防御反应相关的标记基因（PR1、FMO1）显著上调表达、活性氧和水杨酸产生积累。本研究通过以拟南芥突变体bri1-5和bak1-3 bkk1-1为背景遗传材料,对马铃薯SERKs基因在BR信号转导和免疫反应中的功能进行研究。以拟南芥中的SERKs序列在马铃薯数据库中进行同源序列比对,发现马铃薯中有三个StSERKs基因。首先分析StSERKs的表达模式。以bri1-5为遗传材料超表达3个StSERKs基因,研究StSERKs在BR信号通路中的功能。结果如下:1、StSERK1和StSERK3B能够对bri1-5的BR缺陷表型有明显的抑制,而StSERK3A却没有明显的抑制。2、通过生理试验和分子试验证明StSERKs参与BRI1介导的BR信号通路调控。以bak1-3 bkk1-1为遗传材料超表达3个StSERKs基因,研究StSERKs在免疫抗病信号通路中的功能。结果如下:1、StSERKs的超表达能够明显抑制bak1-3 bkk1-1免疫系统激活的表型。2、通过实时荧光定量qRT-PCR检测发现,在StSERKs超表达的转基因材料中细胞死亡的标记基因FMO1和防御反应的标记基因PR1显著下调表达;水杨酸合成的标记基因SID2和植物免疫通路ETI中的标记基因EDS1显著下调表达。本研究证明在植物油菜素内酯信号传导和免疫反应中StSERKs发挥着重要的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
•   1.1 植物体细胞胚胎发生类受体激酶在植物生长发育中的研究
•     1.1.1 植物类受体蛋白激酶
•     1.1.2 SERKs家族基因概述
•     1.1.3 SERKs家族基因的功能
•   1.2 拟南芥中油菜素类固醇信号调控途径
•     1.2.1 油菜素类固醇信号的识别
•     1.2.2 油菜素类固醇信号的传递
•   1.3 拟南芥中的先天免疫应答
•     1.3.1 植物防御反应系统
•     1.3.2 PTI和 ETI简介
•     1.3.3 BAK1 在植物免疫反应和细胞死亡中的功能
•   1.4 农作物中SERKs家族基因的研究
• 第二章 StSERKs在 BR信号途径中的功能研究
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 植物材料
•     2.2.2 菌株和质粒
•     2.2.3 仪器设备
•     2.2.4 药品和试剂
•     2.2.5 载体构建和遗传转化
•     2.2.6 实验材料的种植和表型观察
•     2.2.7 拟南芥基因型鉴定
•     2.2.8 组织表达分析
•     2.2.9 蛋白相互作用检测
•     2.2.10 分子水平检测Marker基因
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 马铃薯StSERKs基因的克隆及序列分析
•     2.3.2 马铃薯StSERKs表达模式分析
•     2.3.3 超表达StSERKs能够部分抑制bri1-5 的表型
•     2.3.4 StSERKs能够和AtBRI1 在体内产生相互作用
•     2.3.5 StSERKs属于“RD”LRR-RLKs
•   2.4 讨论与小结
•     2.4.1 讨论
•     2.4.2 小结
• 第三章 StSERKs家族基因在植物免疫信号中的功能研究
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 植物材料
•     3.2.2 细胞死亡和活性氧的检测
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 超表达StSERKs能够抑制bak1-3 bkk1-1 地上部分表型
•     3.3.2 超表达StSERKs能够抑制bak1-3 bkk1-1 激活的免疫系统
•     3.3.3 StSERKs的超表达能够恢复bak1-3 bkk1-1的BR信号通路
•   3.4 讨论与小结
•     3.4.1 讨论
•     3.4.2 小结
• 第四章 结论与展望
•   4.1 主要结论
•     4.1.1 StSERKs具有SERKs的特征结构
•     4.1.2 StSERKs在 BRI1 介导的BR信号转导中发挥功能
•     4.1.3 StSERKs在 BAK1和BKK1 调控的植物免疫中发挥功能
•     4.1.4 StSERKs能够恢复bak1-3 bkk1-1的BR通路
•   4.2 问题与展望
•     4.2.1 问题分析
•     4.2.2 前景展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张金龙

导师: 武国凡,吴旺泽

关键词: 马铃薯,体细胞胚胎受体激酶,油菜素内酯,先天性免疫,拟南芥

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 西北师范大学

分类号: Q943.2;S532

DOI: 10.27410/d.cnki.gxbfu.2019.000209

总页数: 67

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