拟南芥SRR基因调控根发育的研究

论文摘要

在真核生物中,蛋白质的N末端乙酰化修饰是一种非常普遍的蛋白修饰类型。蛋白质组学的研究结果结合生物信息学的预测表明,在低等真核生物酿酒酵母中50%-70%的蛋白发生Nt乙酰化修饰,模式植物拟南芥中70%-75%的蛋白发生Nt乙酰化修饰,体外培养的人细胞中70%-90%的蛋白发生Nt乙酰化修饰。蛋白质的Nt乙酰化修饰是由一系列进化保守的N末端乙酰转移酶复合体（N-terminal acetyltransferases complex,Nats）催化完成的,Nats以乙酰辅酶A作为乙酰基团的供体,催化蛋白质第一个氨基酸残基的α氨基产生乙酰化修饰,这种修饰不但使蛋白质的分子量增加了42 Da,同时屏蔽了蛋白质N末端氨基所带的正电荷。蛋白质Nt乙酰化修饰主要是共翻译修饰的过程,大部分Nats与核糖体锚定在一起,当蛋白质刚刚被翻译出20-50个氨基酸的新生多肽时,Nats催化完成Nt乙酰化修饰。与蛋白质赖氨酸的乙酰化修饰不同,Nt乙酰化是不可逆的修饰过程。乙酰辅酶A是生物体内重要的代谢物,Nats通过催化蛋白Nt乙酰化修饰将体内代谢状态与蛋白功能调控联系起来,增加了生命活动调控的精度和广度。在真核生物中,Nats是由一个或多个亚基组成,并且在亚基组成和底物识别特异性上是进化保守的。酿酒酵母中有5种Nats,依次命名为NatA-E。除了NatA-E,植物中还存在NatF和NatG,动物中还存在NatF和NatH。根是陆生植物的重要器官,它不仅为植物提供固着力和支持力,而且为植物从环境中吸收生长发育所必需的水分和营养,同时对周围的土壤环境变化做出相应响应,因此,植物根发育调控机制的研究为培育抗逆稳产、高效吸收利用水分和养分的作物新品种提供理论依据。模式植物拟南芥的根的组织结构相对简单,并且可以在培养基上生长,因此是研究根发育调控非常好的材料。为了探究拟南芥中N末端乙酰转移酶的功能,我们从ABRC拟南芥突变体库中购买到多个N末端乙酰转移酶基因的突变体,并对突变体进行了DNA水平的鉴定和初步的表型观察,我们发现其中一个纯合突变体表现为主根变短的表型,我们将相应基因命名为SRR（Short Root Related）,进一步的实验获得如下结果:（1）生物信息学分析表明SRR基因包含三个外显子,编码的蛋白质包含一个典型的N末端乙酰转移酶结构域,此结构域内部包含一个典型的乙酰辅酶A结合位点,隶属于NATSF超家族。（2）通过RT-PCR和qRT-PCR对srr-1突变体中SRR转录本水平进行鉴定,srr-1突变体中SRR基因的表达受到严重影响,srr-1是一个knock-down突变体。（3）srr-1突变体相较于野生型表现为主根变短,SRR基因组DNA可以完全恢复srr-1突变体主根变短的表型。（4）通过根尖透明观察,srr-1突变体相较于野生型表现出RAM长度变短,表皮细胞异常膨大并且提前分化出根毛,细胞不再纵向整齐排列。（5）通过SRR自身启动子驱动GUS报告基因和SRR自身启动子驱动SRR的CDS序列融合GFP标签,发现SRR基因在根尖转换区以上的维管组织中,定位在细胞质中。（6）通过对标示QC细胞属性的QC25-GUS的GUS染色的观察,发现srr-1突变体中QC细胞的细胞属性发生一定程度的改变。（7）通过对RAM特征基因PLT1/2-YFP的荧光信号的观察,发现srr-1突变体的根中荧光信号的范围相较于野生型有明显的减小,这与突变体RAM长度变短的表型一致。综合以上结果表明,SRR基因在主根的发育调控过程中发挥了重要的作用,SRR蛋白将蛋白质N末端乙酰化修饰与根发育调控联系起来。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 蛋白质N末端乙酰化修饰
•     1.1.2 拟南芥根发育调控
•   1.2 研究目的与意义
•   1.3 研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 植物材料
•     2.1.2 菌株和载体
•     2.1.3 各种试剂
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 拟南芥的培养
•     2.2.2 拟南芥T-DNA插入突变体DNA水平的鉴定
•     2.2.3 拟南芥T-DNA插入突变体转录本水平的鉴定
•     2.2.4 载体构建与植物转化筛选
•     2.2.5 PI染色与荧光观察
•     2.2.6 水合氯醛透明
•     2.2.7 GUS染色
• 3 结果与分析
•   3.1 SRR基因突变体的鉴定
•   3.2 srr-1 突变体的转基因互补分析
•   3.3 srr-1 突变体根尖透明观察
•   3.4 SRR基因组织表达模式的观察
•   3.5 SRR蛋白亚细胞定位的观察
•   3.6 srr-1 突变体中静止中心细胞Marker基因QC25-GUS的观察
•   3.7 srr-1 突变体中根尖分生区Marker基因PLT1-YFP和 PLT2-YFP的观察
• 4 讨论与结论
•   4.1 讨论
•     4.1.1 N末端乙酰转移酶参与根发育调控
•     4.1.2 SRR蛋白参与根发育调控的机制
•   4.2 结论
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王津

导师: 韩榕

关键词: 拟南芥,末端乙酰转移酶,根发育

来源: 山西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 山西师范大学

分类号: Q943.2

DOI: 10.27287/d.cnki.gsxsu.2019.000415

总页数: 55

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