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拟南芥中ROPgefs在ABA信号传导中作用及野葛资源能源化的研究

卢曼曼  
【摘要】:近几年来,高等植物体内的信号传导途径成为研究的热点。植物在整个生长过程中,受到各种内外因素的影响,这就需要植物体正确地辨别各种信息并作出相应的反应,以确保正常的生长和发育。对于细胞信号传导的分子途径,可分为四个阶段,即:胞间信号传递、膜上信号转换、胞内信号转导及蛋白质可逆磷酸化。在高等植物体内,脱落酸(abscisicacid,ABA)的信号传导途径参与植物体内多项重要的生命活动。如:1.促进脱落2.抑制生长3.促进休眠4.引起气孔关闭5.调节种子胚的发育6.影响开花7.影响性分化等。 目前,对ABA这种重要的植物激素,其信号转导机制我们了解得较少。在已知的ABA信号转导有关的成分中,G蛋白或GTP酶尤其引人注目。ROPGTP酶(小G蛋白)在质膜上调控ABA信号转导。ROP(Rho-relatedGTPasefromplants),是RhoGTP酶中植物特有的一个分支。越来越多的证据表明Rop蛋白在植物中的作用就像动物中的Ras,Rho和异源三聚体G蛋白一样,是一种通用的信号传导开关。它们在生理和发育上的作用已经在转基因家系或瞬时表达组成型活性(constitutivelyactive,CA)和显性失活(dominantnegative,DN)突变体中得到分析。研究表明Rop蛋白在拟南芥和其他物种中调控细胞极性生长、花粉管生长、细胞形态建成、根毛生长发育、对生物和非生物胁迫的反应、对各种激素(生长素、芸苔素内酯BRs、ABA)反应的应答等。引人注目的是,功能获得和功能缺失研究都预示着某些拟南芥的ROP基因对ABA应答可能起了负调控作用。而且,Rop蛋白的质膜定位是其发挥功能的先决条件,这一点更证明了这种可能性。 为了更加深入的研究ABA信号转导途径、详细机制及G蛋白在此途径中扮演的角色,本文以拟南芥野生型col-4为实验材料,加以不同浓度的ABA处理,首先采用实时荧光定量PCR,对其信号传导相关基因Ropgefs和Rop10进行基因表达分析;而后采用酵母双杂交对蛋白Ropgefs和Rop10之间相互作用关系进行研究。 实时荧光定量PCR结果表明,ABA的存在对Ropgefs的表达起抑制作用,其中ROPgef1的基因表达被低浓度ABA抑制的程度较为严重,ROPgef13的基因表达被ABA抑制的程度不是很明显,ROPgef14的基因表达被ABA抑制的程度一般,ROP10的基因表达被ABA抑制的程度较轻。 通过酵母双杂交实验,结果发现ROPgef1蛋白和ROP10蛋白之间相互作用较弱,或因ROP10的质膜定位,使得两者之间相互作用较弱,从而使显色反应结果显示阴性。此外,本文还对葛根地上部分的部分生理指标包括纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖等的含量进行测量,以便作为野葛资源工业有效利用的参考。本文的研究结果,为进一步研究ABA信号传导途径及其详细机制和野葛资源能源化奠定了基础。


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