拟南芥BRCA1基因在干旱胁迫应答中的功能分析

论文摘要

干旱胁迫作为一种重要的非生物胁迫,严重影响植物的生长发育。干旱胁迫导致植物细胞内蛋白结构损伤、细胞皱缩、毒性内容物累积,进而影响植物的光合作用和呼吸作用。在长期干旱条件下植物叶片生长速率减缓,老叶加速变黄及脱落,严重时会导致植物死亡。因此解析植物抗旱的分子机制对于培育新的抗旱品种具有重要的指导意义。超氧活性簇（ROS）除了作为有氧代谢的副产物,也是一种重要的第二信使,参与到包括非生物抗性和激素调节在内的多种生理过程中。人类乳腺癌易感基因BRCA1参与到癌症抑制、DNA损伤修复、细胞周期调控等过程中。然而,在植物中关于BRCA1的研究仅限于拟南芥BRCA1通过参与DNA损伤修复进而维持基因组稳定性方面,而在非生物胁迫方面尚无相关报道。因此本实验以拟南芥中与人类同源的BRCA1基因缺失性突变体为实验材料,利用分子生物学、生物化学和生物信息学分析等方法,结合实验室之前的研究,探究拟南芥BRCA1在干旱胁迫应答中的作用。主要研究结果如下:（1）通过亚细胞定位和组织特异性表达分析,发现拟南芥BRCA1为核定位蛋白,并在拟南芥的根、子叶、叶片、花萼和保卫细胞等部位均有表达。（2）通过测量长期干旱存活率和短期干旱失水率,发现brcal突变体表现出抗旱表型。（3）通过外源ABA处理下气孔观察实验,发现brcal突变体表现出对ABA高敏的表型。（4）通过转录组测序分析（RNA-seq）,发现在普通条件下,与野生型（WT）相比,brcal突变体在全基因组范围内影响基因的表达,同时上调差异表达基因富集到ROS响应途径。（5）通过利用NBT（四唑硝基蓝法）和DAB（二氨基联苯胺法）对野生型（WT）和brcal突变体染色,发现在brcal突变体中过氧化氢和超氧负离子的含量均高于野生型（WT）。综合上述的实验结果,我们发现拟南芥BRCA1在干旱胁迫中行使负调控作用。希望本实验结果能为后续干旱胁迫应答中的分子机制研究提供一些理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
•   1.1 干旱胁迫造成的危害
•   1.2 植物对干旱胁迫响应机制研究
•     1.2.1 植物气孔
•     1.2.2 脱落酸
•     1.2.3 活性氧
•   1.3 BRCA1研究概述
•     1.3.1 BRCA1在人类中的研究
•     1.3.2 植物中BRCA1研究概述
•   1.4 本研究的意义和目的
• 实验材料和方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 植物材料及种植
•     2.1.2 质粒及菌种
•     2.1.3 实验试剂其配制
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 拟南芥DNA提取及纯化
•     2.2.2 拟南芥RNA提取及反转录
•     2.2.3 拟南芥蛋白提取及Western blot检测
•     2.2.4 拟南芥BRCA1蛋白鉴定和表达位置分析
•     2.2.5 构建表达载体
•     2.2.6 突变体筛选及回补系鉴定
•     2.2.7 土壤农杆菌转化及拟南芥侵染
•     2.2.8 转基因植株筛选
•     2.2.9 表型观察实验
•     2.2.10 GUS染色及表达检测
•     2.2.11 拟南芥原生质体制备
•     2.2.12 转录组测序
•     2.2.13 NBT染色和DAB染色
• 结果分析
•   3.1 拟南芥BRCA1氨基酸序列比对
•   3.2 拟南芥BRCA1的亚细胞定位
•   3.3 拟南芥BRCA1基因时空特异性表达
•   3.4 拟南芥BRCA1基因功能缺失性突变体的鉴定
•   3.5 突变体材料在干旱胁迫条件下的表型
•     3.5.1 正常条件下表型观察
•     3.5.2 短期失水实验
•     3.5.3 长期干旱条件下存活率实验
•     3.5.4 ABA处理下气孔观察实验
•   3.6 brca1突变体RNA-seq分析
•     3.6.1 差异表达基因分析
•     3.6.2 拟南芥BRCA1调控ROS途径中的基因分析
•   3.7 brca1突变体NBT及DAB染色
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表及著作情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴一凡

导师: 徐正一

关键词: 拟南芥,干旱胁迫,活性氧

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学,生物学

单位: 东北师范大学

分类号: Q943.2;Q945.78

总页数: 51

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