拟南芥U-box蛋白PUB53功能的初步研究

论文摘要

泛素化途径广泛参与植物生长、发育和胁迫反应的调控。U-box蛋白通过其E3泛素连接酶活性在植物泛素化途径中扮演重要的角色。近年来研究发现,拟南芥ARM/U-box蛋白在对植物的生长、发育和对环境胁迫的响应过程中具有重要的作用,而包括AtPUB53在内的一类含有激酶结构域的U-box蛋白功能尚不清楚。本文克隆了拟南芥U-box蛋白AtPUB53的基因全长及其上游启动子序列,通过对AtPUB53上游启动子顺式作用元件和芯片表达数据的分析,初步研究了AtPUB53的时空表达模式和对光信号及非生物胁迫的响应模式。研究发现,AtPUB53的表达具有组织特异性,在根和种子中具有高表达丰度,在莲座叶中表达丰度较低；在种子的萌发和生殖生长的过程中表达上调,而在叶片衰老的过程中表达下调；其表达受白光信号的负调控,但是在远红光和蓝光逆转红光暗中断促进开花的过程中表达上调；此外,该基因在非生物胁迫（盐、干旱、高温和低温）下表达下调。为了深入研究AtPUB53基因在调控拟南芥生长、发育和对光信号及非生物胁迫响应过程中的可能功能,构建了35S::AtPUB53过表达载体和ProAtPUB53::GUS定位载体。筛选并鉴定了2个AtPUB53 T-DNA插入功能缺失突变体pub53-1和pub53-2。通过对pub53突变体的研究发现：AtPUB53能够负调控拟南芥在长光照下开花时间,其突变体在长光照下提前开花；pub53突变体对盐胁迫超敏感,在盐胁迫下种子萌发率、幼苗子叶变绿率显著降低,主根长显著变短,生物量积累相对减少；pub53突变体在不同浓度的甘露醇引起的渗透胁迫下表现出了与盐胁迫相类似的表型,但是敏感程度较低；负调控对干旱胁迫的响应,在土培干旱胁迫实验中,pub53突变体表现出了更强的干旱抗性。此外,pun53突变体对ABA胁迫轻微敏感。上述研究结果表明,AtPUB53能够同时调控植物的开花和对非生物胁迫的响应,表明植物在发育和环境胁迫反应过程中具有信号交叉,泛素化系统在综合调控植物信号传导中有重要作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 盐胁迫
• 1.1 盐胁迫对植物的毒害作用
• 1.2 植物对盐胁迫的耐受机制
• 2 干旱胁迫
• 2.1 干旱胁迫信号的感知与胞内信号转导
• 2.2 干旱胁迫信号胞间信使的产生及运输
• 2.3 植物对干旱胁迫的耐受机制
• 3 植物泛素/26S蛋白酶体途径与U-box蛋白的结构及功能特点
• 3.1 植物泛素/26S蛋白酶体途径
• 3.2 泛素/26S蛋白酶体途径对蛋白质的降解过程
• 3.3 U-box蛋白
• 3.3.1 U-box结构域的结构特点
• 3.3.2 U-box蛋白的分类
• 3.3.3 U-box蛋白在植物中的功能
• 4 开花时间信号途径
• 4.1 光周期途径
• 4.2 泛素化对植物开花时间的调控
• 5 本研究的目的和意义
• 第二章 拟南芥PUB53功能预测与转基因材料的构建
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养
• 1.3 实验试剂
• 1.4 35S：：AtPUB53过表达载体的构建
• 1.5 ProAtPUB53：：GUS定位载体的构建
• 1.6 拟南芥的转化与筛选
• 1.7 启动子顺式作用元件预测
• 1.8 蛋白质结构的预测
• 1.9 进化树的构建
• 1.10 芯片数据的分析
• 2. 结果与分析
• 2.1 AtPUB53基因结构,蛋白质结构与进化树分析
• 2.2 AtPUB53过表达载体的构建
• 2.3 ProAtPUB53：：GUS定位载体的构建
• 2.4 AtPUB53启动子顺式作用元件及基因表达模式分析
• 3. 讨论
• 第三章 AtPUB53 T-DNA插入突变体鉴定与表型分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养
• 1.3 实验试剂
• 1.4 AtPUB53 T-DNA插入突变体的筛选与鉴定
• 1.5 基因表达分析
• 1.6 拟南芥开花时间表型的观察
• 1.7 盐胁迫和渗透胁迫的处理
• 1.8 干旱胁迫的处理
• 1.9 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 AtPUB53纯合T-DNA插入突变体pub53的鉴定
• 2.2 AtPUB53纯合T-DNA插入突变体pub53的表型分析
• 2.2.1 AtPUB53负调控开花时间
• 2.2.2 pub53对盐胁迫敏感
• 2.2.3 pub53对甘露醇引起的渗透胁迫敏感
• 2.2.4 pub53对干旱胁迫不敏感
• 2.2.5 pub53种子萌发对ABA轻微敏感
• 3. 讨论
• 全文总结
• 创新点
• 存在的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表的论文
• 致谢