拟南芥CKL2基因在ABA信号转导中的功能研究

论文摘要

酪蛋白激酶（Casein Kinase，CK）是广泛存在于真核生物的丝/苏氨酸蛋白激酶，能够直接利用ATP或GTP作为磷酸基团供体，包括CKl和CK2两大亚类。酪蛋白激酶结构高度保守，主要定位于细胞质、细胞核、细胞膜和线粒体等部位，参与多种代谢过程。在植物中，CKl和CK2被证明在根部发育、与不同植物激素之间的相互作用、植物细胞间大分子运输、昼夜节律调节、细胞周期、DNA转录、RNA翻译、蛋白酶的降解、核运输、病毒入侵、光信号转导途径、SA介导的信号转导途径、抗逆境生存、种子贮藏等许多过程中具有重要的生理功能。本论文对拟南芥CK基因家族中CKL2在脱落酸（ABA）信号转导中的功能进行了研究。RT-PCR分析结果显示：CKL2基因在野生型拟南芥的各个组织器官中均有表达，但在叶、叶柄中的表达量较高。用10μM ABA处理野生型幼苗2h后发现CKL2基因的表达量明显上升，4h后又恢复到正常水平。用“三引物法”鉴定出CKL2基因的功能缺失突变体ckl2，比较ckl2突变体和野生型种子在不同浓度ABA、NaCl和甘露醇处理下的萌发率、幼苗根的伸长、叶片脱水率、叶片气孔的开度及脯氨酸含量等，发现ckl2是一个ABA弱敏感性突变体。ABA及胁迫相关基因ABF3，ABI3，ABI5，SOS3，DREB1，KIN1在ckl2和野生型幼苗中的表达情况有很大差异，进一步证明CKL2基因参与ABA信号转导过程。通过比较ABA上调基因RD29A，RD29B，RD22，RAB18在10μM ABA处理的ckl2突变体和野生型幼苗中的表达情况，发现上述4个ABA上调基因在ckl2中的表达量比在野生型中的低，暗示拟南芥CKL2基因在ABA的信号转导过程中起着重要正向调控作用。本论文结果对研究该基因家族其它成员的生理功能提供了重要的参考资料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 缩略词
• 第1章 绪论
• 1.1 ABA 与植物抗逆性
• 1.1.1 ABA 与干旱胁迫
• 1.1.2 ABA 与低温胁迫
• 1.1.3 ABA 与盐胁迫
• 1.2 蛋白激酶
• 1.2.1 蛋白激酶的分类
• 1.2.2 蛋白激酶的结构
• 1.2.3 蛋白激酶的功能
• 1.3 植物酪蛋白激酶
• 1.3.1 植物酪蛋白激酶 CK1
• 1.3.2 植物酪蛋白激酶 CK2
• 1.4 本论文的目的、意义及内容
• 第2章 拟南芥 CKL2 基因的表达模式
• 2.1 实验材料、试剂与仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 生物信息学分析
• 2.2.2 拟南芥材料的收集与处理
• 2.2.3 引物的设计与合成
• 2.2.4 植物总 RNA 的提取和逆转录
• 2.2.5 定量 RT-PCR 的方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CKL2 基因的时空特异性表达
• 2.3.2 CKL2 基因调控元件的分析
• 2.3.3 ABA 诱导 CKL2 基因的表达情况
• 2.3.4 CKL2 基因的组织表达情况
• 2.4 本章小结
• 第3章 ckl2 突变体与野生型的表型比较分析
• 3.1 实验材料、试剂与仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验试剂
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 三引物法鉴定 CKL2 基因的 T-DNA 插入突变纯合子
• 3.2.2 实验材料的处理
• 3.2.3 表型分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 ckl2 突变体的鉴定和分离
• 3.3.2 ckl2 突变体与野生型萌发率的比较分析
• 3.3.3 ckl2 突变体与野生型根长的比较分析
• 3.3.4 ckl2 突变体与野生型失水率的比较分析
• 3.3.5 ckl2 突变体与野生型气孔孔径的比较分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 CKL2 基因在 ABA 信号转导途径中的作用
• 4.1 实验材料、试剂与仪器
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验试剂
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 拟南芥材料的收集与处理
• 4.2.2 引物的设计与合成
• 4.2.3 RNA 的提取和逆转录
• 4.2.4 定量 RT-PCR
• 4.2.5 脯氨酸含量的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 ABA 及胁迫相关基因在突变体与野生型中的表达分析
• 4.3.2 ABA 上调基因在突变体与野生型中的表达分析
• 4.3.3 ABA 上调基因在突变体与野生型种子中的表达分析
• 4.3.4 脯氨酸含量的测定
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢