ERF转录因子TSRF1的功能分析

论文题目: ERF转录因子TSRF1的功能分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物化学与分子生物学

作者: 张洪博

导师: 陈珈,黄荣峰

关键词: 乙烯

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: Ethylene Responsive Factors(ERFs)是植物特有的转录因子,具有一个保守的DNA结合域ERF结构域。早期研究认为ERF转录因子是与植物抗病相关的乙烯信号途径的下游调控因子。在植物抗病过程中,ERF转录因子通过与植物抗病相关基因(PR基因)启动子中的GCC-box(核心序列为AGCCGCC)结合调控PR基因表达来提高植物对病害的抗性。近期研究发现ERF转录因子可结合GCC-box调控植物对病害的响应,还可结合非GCC-box顺式作用元件参与植物对低温、干旱和ABA等非生物胁迫相关的应答过程。近年对植物不同信号途径的研究表明,植物对胁迫的应答过程是一个多途径参与的复杂的调控过程,对不同信号途径间相互作用的研究已成为当前植物抗逆研究的热点。然而,到目前为止对ERF转录因子的研究主要侧重于对单一逆境条件的调控,对其在不同信号途径相互作用过程中的调控机制还没有深入的研究。为进一步研究ERF转录因子在植物中的调控功能,本实验窒以GCC-box为bait,通过酵母单杂交从番茄cDNA表达文库中筛选到一个新的ERF转录因子TSRF1(Tomato Stress Responsive Factor1)。研究表明TSRF1不仅参与了植物的抗病过程,而且还调控了植物对非生物胁迫的应答。 TSRF1定位在核内,具有转录激活特性,可以结合植物病害相关的GCC-box和ABA信号途径相关的CE1两种顺式作用元件,并提高这些元件调控的报告基因的表达;Northern Blot实验显示TSRF1的表达可被病害青枯和灰霉,植物激素乙烯、水杨酸和ABA,以及NaCl诱导;这表明TSRF1可能参与了植物生物胁迫和非生物胁迫应答过程。通过转基因烟草对TSRF1在乙烯信号途径中的调控机制的研究表明过表达TSRF1使转基因烟草黄化苗出现组成型的“三重反应”,促进GCC-box调控的抗病基因的表达,并提高了转基因烟草对斑疹、灰霉、青枯等病害的抗性,这些结果表明TSRF1参与了植物乙烯信号途径的调控。对转基因烟草的研究还证明过表达TSRF1提高了CE1顺式作用元件调控基因的表达和一些ABA信号途径相关基因的表达,提高了烟草萌发和根伸长对ABA,NaCl和Mannitol的敏感性,说明TSRF1调控了植物对ABA和非生物胁迫的响应。在研究TSRF1调控乙烯和ABA信号途径相互作用的过程中发现过表达TSRF1同时提高了转基因烟草的乙烯和ABA含量;外源ABA的存在可影响TSRF1的调控过程,并进一步提高烟草的乙烯含量。在非生物胁迫耐性实验中,转基因烟草的生长发育在NaCl、Mannitol或ABA存在时受到抑制,但没有出现白化现象。已有研究表明乙烯和ABA在抑制植物生长过程中具有协同作用。NaCl、Mannitol或ABA对转基因烟草生长发育的抑制可能是因为同时升高的乙烯和ABA含量导致的。对TSRF1的研究增加了我们对ERF转录因子在调控植物乙烯和ABA信号途径互作中的作用的理解。

论文目录:

缩略词表

第一章 绪论

1.1 植物的逆境应答受到多个信号途径调控

1.2 乙烯和ABA信号途径的相互作用

1.2.1 乙烯信号转导途径的研究进展

1.2.2 乙烯和ABA信号途径的相互作用

1.3 转录因子在植物逆境信号转导过程中的作用

1.4 ERF转录因子的研究进展

1.4.1 ERF转录因子的结构特征与分类

1.4.2 ERF转录因子的调控作用

1.4.3 ERF转录因子在植物响应逆境胁迫中的作用

1.5 研究的目的和意义

第二章 TSRF1的特性分析

前言

2.1 TSRF1的序列分析

2.2 TSRF1的细胞定位

2.2.1 实验方案

2.2.2 实验结果

2.3 TSRF1的DNA结合特性分析

2.3.1 实验方案

2.3.2 EMSA实验结果

2.4 TSRF1的激活特性分析

2.4.1 实验方案

2.4.2 实验结果

2.5 瞬时实验分析TSRF1与GCC BOX或CE1在植物体内的相互作用

2.5.1 实验方案

2.5.2 实验结果

2.6 结果与讨论

第三章 TSRF1对植物应答生物胁迫的调控

前言

3.1 TSRF1的表达受乙烯和水杨酸诱导

3.1.1 实验方案

3.1.2 实验结果

3.2 TSRF1调控了烟草的乙烯反应

3.2.1 实验方案

3.2.2 实验结果

3.3 TSRF1调控植物对青枯的抗性

3.3.1 实验方案

3.3.2 实验结果

3.4 TSRF1调控植物对真菌病害灰霉的抗性

3.4.1 实验方案

3.4.2 实验结果

3.5 过表达TSRF1增加了植物抗病相关基因的表达

3.5.1 实验方案

3.5.2 实验结果

3.6 结果讨论

第四章 TSRF1对烟草ABA应答的调控

前言

4.1 TSRF1的表达受到ABA诱导

4.1.1 实验方案

4.1.2 实验结果

4.2 过表达TSRF1提高了种子萌发对ABA的敏感性

4.2.1 实验方案

4.2.2 实验结果

4.3 过表达TSRF1提高了烟草根伸长对ABA的敏感性

4.3.1 实验方案

4.3.2 实验结果

4.4 过表达TSRF1提高了烟草幼苗发育对ABA的敏感性

4.4.1 实验方案

4.4.2 实验结果

4.5 过表达TSRF1调控了烟草ABA相关基因的表达

4.5.1 实验方案

4.5.2 实验结果

4.6 过表达TSRF1提高了烟草的ABA含量

4.6.1 实验方案

4.6.2 实验结果

4.7 乙烯信号途径对TSRF1调控的ABA信号途径的影响

4.7.1 实验方案

4.7.2 实验结果

4.8 结果与讨论

第五章 TSRF1对烟草应答非生物胁迫的调控

前言

5.1 TSRF1的表达受到NACL的诱导

5.1.1 实验方案

5.1.2 实验结果

5.2 过表达TSRF1提高了烟草种子萌发和幼苗发育对NACL的敏感性

5.2.1 实验方案

5.2.2 实验结果

5.3 过表达TSRF1提高了烟草种子萌发和幼苗发育对GLUCOSE的敏感性

5.3.1 实验方案

5.3.2 实验结果

5.4 过表达TSRF1提高了烟草种子萌发和幼苗发育对MANNITOL的敏感性

5.4.1 实验方案

5.4.2 实验结果

5.5 结果讨论

第六章 总结

6.1 结论

6.2 讨论

6.3 创新点

参考文献

致谢

作者简介

发布时间: 2005-07-18

参考文献

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