小分子RNA参与植物抗热性、时期转换和叶极性的分子机制

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a20090907
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高温、干旱、低温以及盐渍等非生物胁迫对全球作物产量造成了严重地损失。尤其是近年来全球气候变化带来的频繁高温胁迫,严重影响了植物的生长发育和作物产量,这也是农业发展所面临的紧迫问题。热激转录因子(Hsfs)和热激蛋白(Hsps)在植物的生长发育和逆境胁迫响应等方面起着非常重要的作用。然而Hsfs以及Hsps参与调控的高温胁迫响应途径中的关键因子至今研究甚少。  我们分别克隆了拟南芥和青菜抗热品种Brassica rapa ssp.chinensis var.Huaq的HsfA1a基因(AtHsfA1a和rcHsfA1a),分析发现两者在高温(44℃)胁迫响应中的功能十分相似。为了进一步探究HsfA1a参与调控的高温胁迫响应途径中的其它因子,我们着重分析了hsfA1a/1b双突变体幼苗在热处理(37℃)后的基因表达谱芯片数据。结果发现At4g29770和At5g18040两个基因在野生型中受高温诱导非常明显,但在hsfA1a/1b双突变体中则不然。通过对高温耐受型的HsfA1a过表达转基因株系进行分析,发现At4g29770和At5g18040的表达受到HsfA1a的诱导,并且这种诱导效应在高热处理后表现尤为明显。进一步的实验表明HsfA1a可以直接激活这两个基因的转录。  At4g29770和At5g18040编码两个功能未知的蛋白,并在转录后水平被TAS1产生的ta-siRNA(ta-siR255)靶向剪切,因此我们将其分别命名为HEAT-INDUCED ta-siR255 TARGETS1(HTT1)和HTT2。为了检测HTT1和HTT2是否在高温胁迫响应中发挥功能,我们分别构建了功能缺失和获得的转基因株系。在TAS1a和MIR173共同过表达的转基因株系中,ta-siR255积累量显著提高,并且导致转基因植株高温耐受性降低。相反的,过量表达HTTs基因不仅显著地提高了转基因植株的高温耐受能力,还诱导了部分Hsf基因的表达。  为了探究HTTs参与高温胁迫响应的机制,我们利用酵母双杂交技术对可能与HTTs存在相互作用的蛋白进行了筛选。结果发现HTT1可以与Hsp70-14,Hsp40(At2g33735)以及NF-YC2互作,双分子荧光互补技术(BiFC)验证了这一结果。综合起来,我们的研究结果发现ta-siR255的靶基因HTT1和HTT2在转录水平受到HsfA1a的激活,同时在蛋白水平HTT1作为共作用因子与Hsp70-14等形成复合体发挥功能。我们的研究通过解析HTTs的生物学功能,揭示了HsfA1a调控HTTs参与高温胁迫响应的分子机制,同时可望应用于作物的抗高温分子育种。  植物叶片近远轴极性的建立依赖于近/远轴属性基因的协同拮抗作用。CLASSⅢ HOMEODOMAIN LEUCINE ZIPPER(HD-ZIPⅢ)家族基因编码目前研究较多的控制近轴面属性的转录因子。我们的研究发现,SPL10和SPL9协同REVLUTA(REV)参与调控叶片近轴面属性,而关于它们之前的研究主要集中在调控植物营养生长时期转换方面。过表达miR156a的转基因拟南芥叶片呈现下卷,远轴化的表型,而过表达SPL10和SPL9则能促进近轴面属性细胞扩展到远轴面,这与REV过表达的表型很相似。随后的遗传以及生化分析发现REV可以直接激活SPL10和SPL9的转录。而SPL10和SPL9又能反过来进一步增强近轴面属性基因HD-ZIPⅢ,甚至远轴面属性基因KANADI、FIL和ARFs的表达。同时,我们发现SPL10蛋白的C端与REV的近C端存在相互作用,而SPL9则不能,这与pSPL10∷rSPL10 rev-6植株叶片近轴面属性的回复表型相吻合。由此,我们的研究揭示了叶极性建立与营养期时期转换途径遗传互作的机制。
其他文献
学位
毛细管放电软X射线激光是一种小型化方案。由于其在各领域的应用前景,国际上各课题组对软X射线激光展开了研究。本论文研究了预脉冲幅值及预主脉冲延时、主脉冲幅值以及初始Ar
学位
学位
学位
澜沧江下游地区是传统农业地区,也是生物多样性和文化多样性热点以及生态脆弱地带。随着经济不断发展和人类活动不断加剧,该地区的景观也在不断发生变化。了解其景观格局变化特
学位
LED作为一种重要的数据传输接受器件被广泛应用于光纤通信、数据链接、远程控制器、光学显示器等领域。但是传统LED有许多与生俱来的缺点,比如发射效率低,辐射角度宽,光谱线宽较
学位
学位
【目的】:观察不同剂量雷公藤内酯醇(triptolide,TP)对佐剂性关节炎(adjuvant arthritis, AA)大鼠的镇痛效应,及相应节段脊髓背角和背根神经节(dorsal root gangli,DRG)中诱导型一氧化氮合酶(induciblenitric oxide synthase,iNOS)、P物质(substance P,SP)、白细胞介素-1β(interleukin-1