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《复旦大学》 2014年
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短期和长期ABA与多种激素协调控制植物生存和生长的机制

杨苍劲  
【摘要】:逆境植物激素脱落酸(ABA)帮助植物在多种逆境胁迫情况下更好的生存和生长。前期关于基因表达的研究主要关注于植物如何响应短期ABA处理,但是我们对于植物如何响应长期ABA处理,特别是ABA依赖的短期和长期逆境胁迫响应的区别知之甚少。在本论文中,我们对植物进行1小时或9天的ABA处理来模拟ABA依赖的短期和长期逆境胁迫响应。经过全基因组表达谱分析后我们发现,两种情况下的差异表达基因的数目差别非常巨大,说明植物应对两种处理的机制是很不一样的。接下来我们以其它植物激素的所有已知响应基因为出发点,在考虑相应植物激素信号途径反馈调节的基础上,具体分析了两种处理对其它植物激素的影响及作用方式。我们发现,在短期ABA处理的情况下,3种植物激素的信号输出被显著抑制,包含生长促进类激素油菜素甾醇和赤霉素,以及生物胁迫响应激素茉莉酸;同时,另一种生长促进激素生长素和逆境胁迫响应激素乙烯的信号输出被增强。这些变化可能有助于植物在调整体内能量代谢的同时维持基本的生长发育并开启更多的逆境胁迫响应途径。然而,在长期ABA处理的情况下,仅仅只有细胞分裂素和赤霉素的信号输出被抑制,而生长素的信号输出被增强。说明此时植物通过改变对多种植物激素的调控方式来建立新的平衡,从而帮助其在逆境下长期存活。最后,我们用几组植物激素相关的突变体进一步验证上述结论,并发现多个短期和长期ABA处理与其它植物激素相互作用可能的必需元件,包含相应植物激素的受体和转录调节因子等。我们的发现说明ABA依赖的逆境胁迫信号与植物激素在不同水平的相互作用,对于植物在短期和长期逆境胁迫下的生存和生长是必须的。
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