水稻WRKY13通过选择性结合不同顺式作用元件调控非生物和生物胁迫信号路径间的互作

论文摘要

水稻中的转录因子WRKY13在非生物与生物胁迫信号路径的对话中,扮演十分关键的角色。它能够抑制对非生物胁迫反应的抗性,并激活对病原的抗性。然而,在这种复杂的对话中,还有很多问题并不十分清楚。比如,WRKY13到底是激活转录子还是转录抑制子?哪些基因是受WRKY13直接调控的靶标?本研究结果显示,WRKY13主要发挥转录抑制功能,偏爱于结合一些位点和序列特异性的W盒和类w盒以及与W盒结构完全不同类型的PRE4元件。WRKY13选择性的结合到SNAC1启动子区不同的顺式作用元件上,对非生物胁迫进行负调控；也可以结合到WRKY45启动子区不同的顺式作用元件上,在水稻受干旱胁迫和细菌病原侵染过程中,发挥负调控功能。转录因子SNAC1介导的对干旱的抗性是通过调节气孔闭合来完成的。在病原细菌或干旱胁迫后,WRKY13在保卫细胞中被快速诱导。WRKY13在不同的生理活动过程中,也可以通过结合自身启动子上的顺式作用元件,来平衡自身基因的表达。同时,在水稻病原细菌侵染时,还可以结合另一个与W盒结构完全不同的PRE4顺式作用元件,激活自身基因的表达。这些结果表明,WRKY13在不同的组织和细胞中,通过与SNAC1, WRKY45-1和WRKY13启动子上位点和序列特异性的顺式作用元件直接结合,对干旱和病原侵染的抗性进行转录调节。

论文目录

• 縮略词表
• 中文摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 WRKY家族结构特征和分类
• 1.2 WRKY家族起源于真核生物并在植物中扩张
• 1.3 功能
• 1.3.1 非生物胁迫下的功能
• 1.3.2 生物胁迫下的功能
• 1.3.3 WRKY在生长、发育和衰亡中的功能
• 1.3.4 WRKY同时在非生物和生物胁迫下发挥功能
• 1.4 WRKY转录因子与DNA选择性结合
• 1.5 植物抗病信号途径及WRKY转录因子的研究手段
• 1.5.1 功能获得与缺失
• 1.5.2 突变体技术
• 1.5.3 蛋白质/蛋白质及蛋白质/DNA互作研究技术
• 1.5.4 串联亲和纯化标签技术
• 1.5.5 染色质免疫共沉淀
• 1.5.6 芯片技术与生物信息学
• 1.5.7 定点突变
• 1.6 研究目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 水稻材料与基因来源
• 2.1.1 水稻材料与来源
• 2.1.2 用于遗传转化的水稻基因片断
• 2.1.3 实验所用到的菌株、质粒、载体和感受态细胞
• 2.2 遗传转化载体的构建和转化
• 2.2.1 WRKY13反义抑制表达遗传转化载体构建
• 2.2.2 GUS和GFP融合表达载体的构建
• 2.2.3 定点突变及载体构建
• 2.3 遗传转化
• 2.3.1 农杆菌介导的稳定遗传转化
• 2.3.2 农杆菌介导的瞬时表达系统
• 2.4 核酸操作及分子杂交分析
• 2.4.1 DNA和RNA的抽提
• 2.4.2 RT-PCR和定量RT-PCR分析
• 2.5 GUS和GFP的定性及定量分析
• 2.5.1 GUS的定量及定性分析
• 2.5.2 GFP的定性及定量分析
• 2.6 核蛋白抽提及凝胶阻滞实验
• 2.6.1 核蛋白抽提
• 2.6.2 凝胶阻滞实验
• 2.7 ChIP实验
• 2.8 病原物接种及病情调查
• 2.9 非生物胁迫处理
• 2.9.1 WRKY13超量表达转基因植株失水速率的测量
• 2.9.2 温室WRKY13超量表达转基因水稻抗旱性筛选
• 2.10 DNA序列测定和启动子顺式作用元件分析和预测
• 2.11 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 WRKY13抑制表达植株的创造及共分离检测
• 3.2 WRKY13抑制表达植株中WRKY家族基因的表达
• 3.3 WRKY13超量表达植株抗逆性分析
• 3.3.1 非生物胁迫影响WRKY13的表达
• 3.3.2 WRKY13超量表达植株对干旱胁迫的敏感性增强
• 3.3.3 WRKY13超量表达植株对盐胁迫的敏感性增强
• 3.3.4 WRKY13超量表达植株对冷胁迫的敏感性增强
• 3.4 WRKY13是转录抑制因子
• 3.5 在生物和非生物胁迫过程中,WRKY13与SNAC1,WRKY13和WRKY45-1启动子区已知的顺式作用元件选择性地结合
• 3.6 在非生物和生物胁迫下WRKY13偏爱于结合到类W盒和PRE4元件来调节基因的表达
• 3.7 白叶枯病菌感染和干旱胁迫时WRKY13在微管组织和保卫细胞中受诱导
• 4 讨论
• 4.1 WRKY13特异性结合水稻多种类型的顺式作用元件
• 4.2 WRKY13与顺式调控元件的关系
• 4.3 WRKY13选择性地结合到不同靶基因顺式作用元件来差异性调节生物和非生物应激反应
• 4.4 WRKY13自调节其自身基因表达
• 4.5 WRKY13是转录抑制子
• 4.6 关于WRKY13基因功能深入研究的设想
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录