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叶片衰老是植物在细胞、组织、器官、机体水平上协同发生的高度受调控的遗传发育过程。叶片衰老在分子水平研究的主要突破点在于研究衰老相关突变体和衰老相关基因,并且从基因水平上鉴定调控因子,包括转录调节子、受体、激素信号调控组分,胁迫应答和代谢相关的调控因子,进而揭示叶衰老过程中调控因子的本质和其高度复杂的信号调控网络。虽然目前对衰老的机制有了初步了解,但仍有许多关键问题需要进一步研究,如衰老细胞死亡机制,细胞、组织、器官和有机体协同调控衰老的机制等。
植物衰老的最明显变化就是叶片由绿色变为黄色,叶绿素降解,光合能力减弱。叶绿素荧光成像仪可以直观的检测植物光合能力的变化,进而作为筛选衰老相关突变体的工具。本研究以化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfonate,EMS)诱变后拟南芥突变体库为材料,结合叶绿素荧光成像技术筛选并分离衰老相关突变体。通过对拟南芥Col-0整个生长周期叶绿素荧光参数Fv/Fm(PSⅡ反应中心潜在的激发能捕获效率)的观察发现在种子萌发后第28天其数值达到饱和,28天之后Fv/Fm的数值开始减弱,因而确定衰老起始点是种子萌发后第28天。进一步通过对暗处理叶片的荧光数值分析发现,暗处理3天是最佳的筛选实验条件。在上述研究的基础上我们以种子萌发后第28天并加以暗处理三天作为筛选衰老相关突变体的条件,经过大量筛选工作目前共获得14株潜在的突变体,在本研究中我们主要对sef1(senescencefluorescencemutant1,sef1)和sef2进行了详细的生理分析以及初步的基因克隆。sef1突变体Fv/Fm明显低于野生型,进一步研究发现sef1叶绿素降解较野生型快,可溶性蛋白与野生型相比下降较多,离子渗漏比野生型强,RT-PCR表明在突变体中衰老基因上调,通过图位克隆分析,我们初步将其定位于2号染色体。sef2突变体Fv/Fm则明显高于野生型,叶绿素和可溶性蛋白含量较野生型下降缓慢,离子渗漏低与野生型,并且在该突变体中衰老相关基因表达下调,目前将其初步定位于2号染色体。
综上所述,我们认为SEF1和SEF2参与了对叶衰老的调控,对其进行生理以及功能分析将有助于我们更好的了解植物衰老的机制。