發(fā)布時間：2020-10-26 10:10

　　 光是影響植物生長發(fā)育最重要的環(huán)境因素之一。在擬南芥中,光信號通路調(diào)控網(wǎng)絡(luò)已進行了大量深入研究。本論文報道并研究了擬南芥光通路中一個新的成員BDR1(bleaching and dwarf in red light 1)。在持續(xù)紅光照射下,bdr1突變體幼苗表現(xiàn)出白化的子葉和較短的胚軸。成體bdr1突變體植株明顯弱小,并且幼苗期的持續(xù)紅光照射處理可以增強其成體植株弱小的表型。通過TAIL-PCR的方法,我們克隆到BDR1基因。BDR1在之前的研究報道中被命名為ABC1K1,是定位于葉綠體plastoglobule(PG)中的一類ABC1K家族的非典型激酶,主要參與葉綠素的降解和光氧化脅迫的響應(yīng)。我們研究發(fā)現(xiàn),bdr1突變體子葉中的葉綠素在持續(xù)紅光下的降解不是由于光氧化脅迫造成的,而很可能是葉綠素降解途徑阻遏抑制子的失調(diào)導(dǎo)致的自發(fā)降解。通過組織化學(xué)染色,我們發(fā)現(xiàn)BDR1在擬南芥幼苗子葉和胚軸中柱鞘中特異表達(dá),并且不同的光質(zhì)處理并不影響B(tài)DR1的表達(dá)模式。通過構(gòu)建熒光蛋白(YFP)的融合蛋白,我們發(fā)現(xiàn)BDR1定位于質(zhì)體(葉綠體、前質(zhì)體和根尖淀粉體)之中,而且僅存在于含有質(zhì)體的細(xì)胞和組織內(nèi)。通過遺傳上下位分析發(fā)現(xiàn),bdr1突變體可以很好的抑制phyB-9和hy5突變體胚軸伸長的表型,說明BDR1在PHYB和HY5的下游發(fā)揮功能。因此,擬南芥BDR1在紅光介導(dǎo)的植物發(fā)育過程中作為一個重要的負(fù)調(diào)因子發(fā)揮作用。為進一步研究BDR1調(diào)控紅光下擬南芥發(fā)育的機制以及鑒定BDR1作為抑制因子所調(diào)控的下游通路中可自激活的因子,我們以bdr1-2突變體種子為材料用EMS進行誘變構(gòu)建突變體庫。在持續(xù)紅光條件下生長的M2代幼苗中,能明顯恢復(fù)bdr1-2突變體子葉白化表型到野生型的株系被挑選出來,且保留移栽到營養(yǎng)土上能明顯恢復(fù)bdr1-2突變體成體弱小表型的株系,命名為rbd(repressor of bdr1-2)。應(yīng)用圖位克隆的方法,我們獲得了bdr1-2突變體的遺傳抑制子RBD1。RBD1編碼擬南芥ABC1K非典型激酶家族的另外一個成員ABC1K3且超表達(dá)RBD1可以導(dǎo)致類似于bdr1突變體的表型。RBD1定位于葉綠體內(nèi)并且在葉綠體自發(fā)熒光消失的損傷葉綠體內(nèi)富集。進化樹構(gòu)建及其分析表明,RBD1很可能是一個年輕的逆轉(zhuǎn)座基因,起源于一次較近發(fā)生的逆轉(zhuǎn)座,在擬南芥適應(yīng)新環(huán)境的過程中保留下來并進化出新的功能。綜合以上結(jié)果表明,BDR1和RBD1在一起精妙的調(diào)控葉綠體的狀態(tài),由此揭開了植物適應(yīng)外界光環(huán)境條件的一個新的研究層面。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：Q943.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號對照表
第1章 前言
    1.1 植物光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
        1.1.1 植物光敏色素
        1.1.2 植物光敏色素的功能
        1.1.3 植物光敏色素的細(xì)胞定位
        1.1.4 植物光敏色素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的組份
    1.2 植物非典型蛋白激酶ABC1K
        1.2.1 植物中的類蛋白激酶家族
        1.2.2 植物中質(zhì)體和線粒體定位的蛋白激酶
        1.2.3 植物中的ABC1K家族成員
    1.3 研究目的和意義
第2章 材料與方法
    2.1 植物材料和生長條件
    2.2 實驗方法
        2.2.1 分子生物學(xué)實驗方法
        2.2.2 生理學(xué)實驗方法
第3章 BDR1/ABC1K1調(diào)控紅光下擬南芥幼苗的發(fā)育
    3.1 引言
        3.1.1 研究綜述
        3.1.2 研究目的和意義
    3.2 材料與方法
        3.2.1 BDR1/ ABC1K1超表達(dá)植株的獲得
        3.2.2 擬南芥子葉花青素含量的測定
        3.2.3 擬南芥子葉葉綠素含量的測定
        3.2.4 β-葡聚糖苷酶 （GUS）染色
        3.2.5 實時定量PCR （q RT-PCR）檢測基因的表達(dá)
        3.2.6 蛋白含量檢測
        3.2.7 引物序列
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 bdr1-1 突變體的分離
        3.3.2 bdr1突變體子葉內(nèi)發(fā)生的葉綠素降解并非由光氧化脅迫引發(fā)
        3.3.3 BDR1編碼葉綠體定位的ABC1K家族蛋白激酶ABC1K1
        3.3.4 BDR1/ABC1K1特異的在子葉和中柱鞘內(nèi)表達(dá)
        3.3.5 BDR1/ABC1K1定位到質(zhì)體
        3.3.6 BDR1/ABC1K1在遺傳上作用于phy B和HY5下游
第4章 bdr1-2 突變體遺傳抑制子的篩選及功能分析
    4.1 引言
        4.1.1 擬南芥基因的圖位克隆
        4.1.2 研究目的和意義
    4.2 材料和方法
        4.2.1 植物材料
        4.2.2 實驗方法
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 bdr1-2 突變體遺傳抑制子突變體庫的構(gòu)建和篩選
        4.3.2 rbd1能夠很好的抑制bdr1突變體的表型
        4.3.3 bdr1-2 突變體遺傳抑制子RBD1基因的圖位克隆
        4.3.4 rbd1能夠恢復(fù)bdr1-2 phy B-9 和bdr1-2 hy5雙突變體的表型
        4.3.5 超表達(dá)RBD1的植物表型類似于bdr1突變體
        4.3.6 RBD1的蛋白定位
        4.3.7 RBD1是一個通過反轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的新基因
第5章 討論與展望
    5.1 ABC1K1在紅光介導(dǎo)的植物生長發(fā)育過程中的作用
    5.2 ABC1K1與ABC1K3協(xié)同調(diào)控植物適應(yīng)外界環(huán)境的機制
第6章 其他研究工作
    6.1 研究背景
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 fist1突變體的遺傳抑制子的篩選
        6.2.2 fist1突變體的遺傳抑制子的克隆
    6.3 討論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

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1 黃浩;擬南芥非典型激酶ABC1K1調(diào)控紅光形態(tài)建成的分子機理研究[D];清華大學(xué);2015年

本文編號：2856858