论文部分内容阅读
本研究分别用外源肌醇(myo-inositol,MI)预处理拟南芥(Arabiddopsis thaliana)生态型Col-)植株的根系和MI代谢终端的植酸(IP6)合成酶基因AtIPk1突变体atiPK1的根做农杆菌(Agrobacterium tumefaciens,菌株A208)转化受体。采用形态观察、转录组测序、实时荧光定量检测、组织化学分析、高效离子色谱分析(HPIC)和遗传转化效率比较等方法探究外源MI和肌醇磷酸盐(IPs)代谢途径AtIPK1基因影响拟南芥根对农杆菌介导转化敏感性的作用机理。我们的研究结果主要包括以下几个方面:外源MI预处理的拟南芥根受体对农杆菌介导转化的敏感性存在显著影响。添加外源MI(MI+,100 mg/LMI)处理提高了拟南芥根的农杆菌转化效率。基因表达水平在转化前后存在时效性。添加MI有利于愈伤组织的生长和发育,植物防御基因和T-DNA整合基因表达差异显著。MI+处理的根和根愈伤组织中IP6含量高于MI-处理,Pi含量则相反。结果表明,外源添加MI调节和维持细胞的生长发育有重要作用,影响了植物细胞的物质代谢水平。通过转录组分析,在两个处理(MI-和MI+)样本中挖掘了至少184个新基因和183个差异表达基因(DEGs)。基因功能注释表明DEGs涉及植物细胞壁的合成、激素信号调节、胁迫响应(植物防御)、物质转运、染色体修饰和DNA修复、次生物质代谢等过程。这些结果表明外源MI处理在一定程度上影响了植物基因的转录水平,对植物细胞的分子代谢有影响。拟南芥突变体atipk1的转化效率显著低于与野生型Col-0。突变体atipk1过表达AtIPK1后能够回补野生型的表型。虽然突变体atipk2p能够阻碍部分IP6的合成,但是,突变体atipk2β的表型和转化效率与野生型差异不显著。AtIPK1对转化的敏感性的调节可能与Pi和IP6代谢相关,在基因调控方面也有作用。外源MI调节了T-DNA整合(AtKu70、AtKu80、AtXRCC4),植物防御(AtWRKY62、AtWRKY70、AtPR1、AtPR2),与植物根转化相关(AtCSLA9、AtAGP17),细胞壁多糖前体合成(AtMIOX2)等基因的表达。突变体atipk1和AtIPK1过表达株系根受体中这些基因的表达差异更加显著。这些结果表明,根受体对农杆菌转化的敏感性与受体内源基因的表达调控相关,外源MI和AtIPK1有利于农杆菌介导的拟南芥根受体转化。外源MI和AtIPK1调节植物体内Pi与IP6的代谢平衡,直接或间接影响受体内基因的表达和物质代谢,对受体转化敏感性有显著的作用。这种作用可能是多个因子协同工作的结果。