拟南芥重组SERKs和谷子BAK1参与油菜素内酯信号及细胞死亡通路调控研究

论文摘要

植物类受体样蛋白激酶中的SERKs广泛参与植物生长发育及免疫响应。SERKs家族基因既存在部分功能冗余又具有功能特异性,其中SERK3/BAK1作为共受体参与拟南芥（Arabidopsis thaliana）油菜素内酯（Brassinosteroids,BRs）和细胞死亡等多个信号通路调控中。论文第一部分通过实验分别克隆到拟南芥BAK1的胞外结构域-跨膜结构域和SERK1、SERK2、SERK4和SERK5的胞内激酶结构域,并将BAK1胞外结构域-跨膜结构域和4个SERKs的胞内激酶结构域组合在一起形成完整的重组SERKs（CS3ET-CS1IN、CS3ET-CS2IN、CS3ET-CS4IN、CS3ET-CS5IN）基因,然后过表达至BR受体突变体bri1-5中。论文第二部分探究谷子（Setaria italica）中的BAK1在BR信号转导和细胞死亡调控过程中的功能。实验克隆到谷子SiBAK1基因并在拟南芥的bri1-5突变体和细胞死亡突变体bak1-3/bkk1-1背景中过表达。通过对重组SERKs和SiBAK1蛋白序列的生物信息学分析、组织定位表达分析、观察幼苗和成苗表型、测量根长及下胚轴长度、外源施加BL（油菜素内酯中活性最高的物质）、检测突变体中BR合成基因CPD和DWF4的表达量和台盼蓝染色的方法探究重组SERKs与SiBAK1是否参与到BR信号通路以及细胞死亡调控通路中。主要结果如下:1.将重组SERKs瞬时转化至烟草（Nicotiana benthamiana）叶片中,通过激光共聚焦显微镜观察发现荧光主要出现在细胞质膜的位置,重组SERKs亚细胞定位未发生改变,定位于细胞膜上。2.过表达CS3ET-CS1IN与bri1-5相比植株高度增加、叶片舒展、下胚轴及根长长度增加,并且重组SERKs中除CS3ET-CS5IN外均能部分恢复bri1-5对外源施加BL的敏感性增强。3.SiBAK1定位于细胞质膜上,并且SiBAK1的启动子能够驱动其在模式植物拟南芥的真叶、子叶的维管束、根和茎中表达,表明SiBAK1的表达模式与AtBAK1类似。4.过表达SiBAK1能部分恢复bri1-5植株矮小、叶片皱缩、下胚轴及根长缩短的表型,并且能够部分恢复bri1-5对外源施加BL不敏感的表型。即SiBAK1参与到拟南芥BR信号通路中。5.在bak1-3/bkk1-1背景下过表达SiBAK1,在22℃生长条件下能够显著抑制其细胞死亡表型。表明SiBAK1参与到拟南芥细胞死亡信号调控通路中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第1章 文献综述
•   1.1 植物类受体蛋白激酶RLKs
•     1.1.1 RLKs调控茎端分生组织发育
•     1.1.2 RLKs调控植物维管束发育
•   1.2 油菜素内酯及其信号通路
•     1.2.1 BR受体BRI1和共受体BAK1在细胞膜上感知并传递BR信号分子
•     1.2.2 BR调控植物光形态建成
•     1.2.3 BR参与调控植物的开花时间
•   1.3 体细胞胚胎发生受体样激酶SERKs
•     1.3.1 SERKs的发现
•     1.3.2 SERKs介导植物先天免疫反应
•     1.3.3 SERKs调控植物气孔的发育
•     1.3.4 BAK1和BKK1参与调控植物的细胞死亡
•     1.3.5 SERKs调控开花植物的花药发育
•     1.3.6 SERKs可以不依赖BR信号通路调控拟南芥根的生长
•     1.3.7 SERKs参与调控植物根端分生组织发育
•   1.4 研究的目的及意义
• 第2章 材料与方法
•   2.1 实验材料及其培养
•     2.1.1 植物材料培养
•     2.1.2 实验所用载体
•     2.1.3 实验所用试剂
•     2.1.4 实验所用仪器
•     2.1.5 PCR引物序列
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 拟南芥的土壤种植
•     2.2.2 拟南芥的培养基培养
•     2.2.3 液体培养基的配制（1L）
•     2.2.4 Gateway技术克隆重组SERKs和SiBAK1
•     2.2.5 菌落PCR
•     2.2.6 质粒提取
•     2.2.7 胶回收
•     2.2.8 浸花法转化拟南芥植株
•     2.2.9 烟草瞬时转染
•     2.2.10 GUS染色
•     2.2.11 根长和下胚轴长度的测量
•     2.2.12 台盼蓝染色
•     2.2.13 拟南芥基因组DNA提取
•     2.2.14 大肠杆菌DH5α和农杆菌GV3101热激感受态细胞转化
•     2.2.15 拟南芥RNA提取
•     2.2.16 Western Blot
•     2.2.17 反转录体系、程序
•     2.2.18 实时荧光定量PCR
•     2.2.19 数据分析
• 第3章 结果与分析
•   3.1 重组SERKs参与BR信号通路
•     3.1.1 拟南芥SERKs胞外结构域分化程度较大,胞内激酶结构域较为保守
•     3.1.2 拟南芥SERKs结构域片段的克隆及重组
•     3.1.3 重组SERKs定位于细胞膜上
•     3.1.4 过表达CS3ET-CS1IN、CS3ET-CS4IN的转基因植株能够部分恢复bri1-5叶片皱缩、叶柄缩短和植株矮小的表型
•     3.1.5 重组SERKs能够不同程度恢复bri1-5对外源施加BL不敏感的表型
•   3.2 SiBAK1参与BR信号通路和细胞死亡信号通路研究
•     3.2.1 SiBAK1生物信息学分析和亚细胞定位
•     3.2.2 SiBAK1在根、茎、真叶和子叶的维管束中均有表达
•     3.2.3 SiBAK1能部分恢复bri1-5的BR缺陷的表型
•     3.2.4 SiBAK1能显著抑制bak1-3/bkk1-1突变体细胞死亡的表型
• 第4章 结论讨论
• 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: 梁少珍

导师: 武国凡,吴旺泽

关键词: 重组,谷子,信号通路,细胞死亡信号通路

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 西北师范大学

分类号: Q943.2

DOI: 10.27410/d.cnki.gxbfu.2019.000482

总页数: 66

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