拟南芥HPA1基因功能研究

论文摘要

组氨酸是生物体蛋白质合成的必需氨基酸，其生物合成途径已得到广泛的鉴定。但是对于组氨酸在植物生长发育中的调控作用知之甚少。这是由于从试验手段上很难区分组氨酸的代谢功能和调控功能以及缺乏组氨酸合成缺陷的非致死突变体。本论文中我们鉴定了一个新的组氨酸合成减少造成主根分生组织特异性缺陷的拟南芥突变体hpal。通过对hpal突变体和AtHPAl基因的研究我们得出了以下结论： 1．hpal突变体在根分生组织维持上表现出特异缺陷因而抑制主根生长。 2．hpal突变体的点突变发生在编码磷酸组氨醇氨基转移酶基因(HPA)上。外源添加组氨酸或者转入HPA超表达基因均可以回复hpal突变表型。 3．用AtHPAl可以回复E．coli HPA缺陷突变菌株，说明AtHPAl可以执行HPA功能。从AtHPAl基因敲除的emb2196看AtHPAl在组氨酸合成中发挥着必须的作用，它的敲除导致胚致死。表明hpal点突变并未造成HPA功能全部丧失，其所残存的活性足以保持胚或植株的生活。 4．生化分析显示此突变体体内游离组氨酸的含量降低了约30％，但水解组氨酸的含量正常。hpal并没有显示出已知的的组氨酸饥饿特征。 根据以上试验结果，我们认为根尖分生组织对于组氨酸动态平衡的改变敏感，组氨酸可能在植物发育过程中起到重要的调控作用。

论文目录

• 致谢
• 缩略语表
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 第一部分 植物主根分生组织维持的研究进展
• 引言
• 1. 植物主根的形态结构和发生发育过程简介
• 2. 胚后主根分生组织维持的分子机制研究进展
• 第二部分 组氨酸的生物合成
• 1. 组氨酸合成过程简介
• 2. 微生物及植物中组氨酸合成酶基因的鉴定
• 3. 植物中组氨酸合成受阻的研究
• 第二章 hpal突变体的分离与表型鉴定
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 主要试剂
• 1.3 方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 hpal突变体主根变短
• 2.2 hpal突变体主根分生组织表型鉴定
• 3. 讨论
• 第三章 hpal突变体图位克隆与互补回复验证
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 F2群体的构建及遗传分析
• 1.2.2 F2群体 DNA提取
• 1.2.3 图位克隆的方法
• 1.2.4 精细定位的分子标记
• 1.2.5 RNA提取及 R1-PCR
• 1.2.6 基因克隆与测序分析
• 1.2.7 回复载体构建
• 1.2.8 拟南芥转基因
• 1.2.9 Southern杂交对转基因回复株系的分子验证
• 1.2.10 AtHAPI回复 E.cofihisC突变菌株UTH780
• 2. 结果与分析
• 2.1 遗传分析
• 2.2 图位克隆
• 2.3 候选基因测序及生物信息分析
• 2.4 回复验证
• 2.5 AtHPAI回复 E.coli hisC突变菌株UTH780
• 3. 讨论
• 第四章 hpal突变体中游离氨基酸含量分析
• 1. 材料和方法
• 1.1 水解氨基酸含量的测定
• 1.2 游离氨基酸含量的测定
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 3.1 hpal是一个新的植物组氨酸含量降低的突变体
• 3.2 hpal并未显示己知的组氨酸饥饿引起的有关症状
• 第五章 hpal突变体对组氨酸的依赖与苗龄的关系
• 1. 材料和方法
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 3.1 hpal突变体对外源组氨酸的依赖是与苗龄相关的
• 第六章 HPA基因在各器官的表达水平比较
• 1. 材料和方法
• 1.1 定量 PCR分析
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 第七章 hpal与HPA敲除的T-DNA插入突变体的比较
• 1. 材料和方法
• 1.1 emb2196的PCR鉴定
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 3.1 AtHAP1在组氨酸合成中发挥着必须的作用，hpal点突变没有造成HPAI功能完全丧失
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的科研论文