拟南芥液泡H+-ATPaseB亚基功能初步研究

拟南芥液泡H+-ATPaseB亚基功能初步研究

论文摘要

质子泵(proton pump)是一种推动质子跨膜运动的能量系统,广泛存在于几乎所有的细胞中。液泡H+-ATPase (Vacuolar H+-ATPase, V-ATPase 或 VHA)是其中的一种。V-ATPase为一个多亚基膜结合复合酶体,具有高度保守性,由位于质膜上参与质子跨膜转运的V0和位于胞质中催化ATP水解的V1两部分组成,它利用ATP水解释放出来的能量将质子泵到胞外环境或泵进胞内的一些细胞器腔内来调节细胞内外的pH值,使胞外或者细胞器腔内保持酸性环境,从而维持细胞内pH的相对稳定,有利于细胞过程的顺利进行。在诸多的亚基中,B亚基不仅是形成V0复合体的核心元件,其也具有结合微丝的能力。本实验室已有的研究表明,拟南芥V-ATPase B亚基有三个亚型,分别为AtVAB1, AtVAB2和AtVAB3,每个亚基N-末端结构域都含有一段类似于微丝结合蛋白profilin的基序。V-ATPase可以通过B亚基N-末端结构域和C亚基两个结构域上的微丝结合位点,与细胞微丝骨架相互结合作用。体外生化实验证明,AtVABs结合并共定位于F-actin,具有微丝延伸、稳定、成束和封端等功能。然而,目前有关V-ATPase B亚基的生理功能还未见报道。本研究对B基因的组织表达特异性(GUS染色)、B基因在转录水平上的特异性(RT-PCR)和亚细胞水平的定位进行了研究。此外,我们获得了拟南芥B基因的突变体植株,并分析了在盐、ABA、甘露醇、葡萄糖等各种非生物胁迫处理后突变体的表型,旨在揭示拟南芥V-ATPase B亚基的组织定位、亚细胞定位和生理功能。已获得的主要研究结果如下:1.分别利用半定量PCR分析和免疫组化方法,分析了B亚基的表达谱,鉴定了转基因植株proAtVABs-GUS各个组织中的GUS活性,证明了AtVABs主要在拟南芥子叶、根、花、叶、茎、花粉管等器官中大量表达。2.通过PI染色和质壁分离实验,分析了AtVABs基因的亚细胞水平定位,并发现AtVABs主要在细胞质膜、液泡膜和核上表达。3.研究了各种非生物胁迫(NaCl、mannitol和glucose)处理后转基因植株proAtVABs-GUS的表达水平,结果表明AtVABs在受到各种胁迫后其表达量都不同程度地升高。4.通过非生物胁迫(NaCl、ABA、mannitol和glucose)对突变体vab3-1的种子萌发和幼苗生长的影响进行了研究,结果表明,单突变体vab3-1表型与WT没有显著差异。由以上结论得出,AtVABs三个基因表达模式类似,并且可能在调控非生物胁迫应答反应中起重要作用。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 肌动蛋白及微丝骨架简介
  • 1.2 肌动蛋白结合蛋白简介
  • +-ATPase的分子结构及、亚基功能及生理功能'>1.3 液泡H+-ATPase的分子结构及、亚基功能及生理功能
  • 1.3.1 V-ATPase的分子结构与分子装配
  • 1.3.2 V-ATPase部分亚基的功能
  • +-ATPase的生理功能'>1.3.3 液泡H+-ATPase的生理功能
  • 1.4 V-ATPase B亚基的研究进展
  • 1.5 V-ATPase参与逆境胁迫应答反应
  • 1.6 本研究的主要内容
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 植物材料、载体、菌种、酶
  • 2.1.2 试剂、药品
  • 2.1.3 仪器与设备
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 GUS组织化学染色
  • 2.2.2 基因在转录水平上的表达分析实验
  • 2.2.3 基因在亚细胞水平上的表达定位实验
  • 2.2.4 T-DNA插入突变体纯杂合筛选和鉴定的原理、方法
  • 2.2.5 非生物胁迫下基因的表达量分析
  • 2.2.6 非生物胁迫条件下,野生型和突变体的表型观察
  • 2.2.7 RNAi载体的构建
  • 2.2.8 转基因植株的筛选
  • 第三章 结果与分析
  • 3.1 AtVABs基因的组织特异性表达分析和鉴定
  • 3.1.1 proAtVABs-GUS组织特异性表达
  • 3.1.2 AtVABs基因在转录水平上的组织特异性表达
  • 3.2 AtVABs基因在亚细胞水平上的表达定位
  • 3.3 AtVABs的T-DNA插入纯和突变体的鉴定
  • 3.3.1 AtVABs突变体在基因组水平上的筛选与鉴定
  • 3.3.2 AtVABs突变体在转录水平上的分析鉴定
  • 3.4 非生物胁迫下AtVABs基因的表达分析
  • 3.5 在非生物胁迫下,突变体vab3-1的表型分析
  • 3.5.1 非生物胁迫对突变体vab3-1种子萌发的影响
  • 3.5.2 非生物胁迫对突变体vab3-1幼苗生长的影响
  • 3.6 AtVABs基因RNAi载体的构建和转基因植株的筛选
  • 第四章 讨论与展望
  • 4.1 讨论
  • 4.1.1 AtVABs基因的表达模式类似
  • 4.1.2 AtVABs基因的亚细胞水平定位
  • 4.1.3 AtVABs基因的功能冗余性
  • 4.1.4 植物细胞微丝骨架与AtVABs基因
  • 4.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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