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拟南芥TCP11调控维管束的发育

安家兴  
【摘要】:TCP家族基因是植物特有的一类转录因子,在植物界特别是高等植物中具有非常广泛的分布,对植物的生长发育过程有重要的调节作用。拟南芥TCP家族包括24个成员,按氨基酸序列的保守性,可以分为亚家族一和亚家族二,分别包含13个成员和11个成员。对TCP1的研究发现其对拟南芥植物激素油菜素内酯的生物合成具有重要的调节作用。在拟南芥油菜素内酯生物合成的途径中,DWF4是其中的一个关键酶,其蛋白含量直接影响到植物体内油菜素内酯的合成量,TCP1通过与DWF4启动子相互作用,正向调节DWF4的转录水平,从而影响植物体内油菜素内酯的含量,进而对植物的生长发育进行调控。由于TCP家族成员间广泛存在功能冗余现象,并且TCP1的功能缺失突变体没有表现出明显的表型,说明拟南芥中可能还存在其他与TCP1功能类似的蛋白,并且很可能也是TCP家族的转录因子,于是我们利用CRES-T技术构建了TCP基因的显性负调控突变体,对拟南芥TCP家族成员进行了筛选,希望找到参与调控油菜素内酯相关途径的其他TCP基因。 在筛选过程中,我们发现TCP11-SRDX突变体具有明显的表型,主要表现为植株发育迟缓,矮小,叶片上卷,侧枝轮生等表型,GUS染色结果显示,TCP11主要在植物的维管束中表达,通过茎横切切片的观察发现,TcP11-SRDX突变体茎的维管束发育存在明显的缺陷,其后生木质部细胞的分化受到严重影响,在表型比较严重的突变体中,甚至观察不到后生木质部导管分子的存在,而在相对弱的突变体中,这部分组织的发育同样受到影响,同时这种表型的严重程度是与TCP11-SRDX的表达量成正相关的,同时,TCP11的超表达突变体的木质部导管分子表现出比野生型发育更不均匀的表型,这些结果说明TCP11参与了拟南芥维管束后生木质部导管分子的分化和形成。 表达谱测序结果显示,在TCP11-SRDX突变体中,大量与细胞壁合成相关的基因的表达量与野生型相比,存在比较大的差异,其中SEP3及VND7的表达量波上调,同时35S:SEP3和pTCP11:VND7都表现出了维管束发育缺陷的表型,说明TCP11可能通过SEP3和VND7等下游基因对拟南芥维管束发育进行调控。


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