【摘 要】
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根毛显著增加了根系的表面积,并促进了植物对水和养分的吸收,同时,作为单个细胞也为植物细胞发育、分化和伸长等研究提供了理想的模型。因此,研究根毛生长发育机制具有重要的科学和理论意义。微丝结合蛋白和转录因子是调控根毛生长发育的两个关键因素,然而,根毛生长发育中两者相关联的分子机制研究未见任何报道。实验室前期研究发现Atadf11突变体呈现出长且密集的根毛表型,因此本试验对在根毛生长发育中调节微丝解聚因
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根毛显著增加了根系的表面积,并促进了植物对水和养分的吸收,同时,作为单个细胞也为植物细胞发育、分化和伸长等研究提供了理想的模型。因此,研究根毛生长发育机制具有重要的科学和理论意义。微丝结合蛋白和转录因子是调控根毛生长发育的两个关键因素,然而,根毛生长发育中两者相关联的分子机制研究未见任何报道。实验室前期研究发现Atadf11突变体呈现出长且密集的根毛表型,因此本试验对在根毛生长发育中调节微丝解聚因子AtADF11的机制展开了研究,揭示了根毛生长发育中,转录因子AtCPC调节AtADF11的作用。试验研究结果如下:(1)鉴定了Atcpc纯合突变体。利用qRT-PCR检测Atcpc纯合突变体根中AtADF11基因相对表达量,结果显示AtCPC基因缺失后AtADF11基因相对表达量显著上调,表明AtCPC负向调节AtADF11的表达量。(2)构建AtADF11基因表达载体,遗传转化并筛选过表达纯合株系。鉴定Atadf11-1纯合突变体和AtADF11-OE#21过表达植株。检测了Atcpc突变体与AtADF11遗传植株的杂交材料:Atcpc Atadf11-1和Atcpc AtADF11-OE。对WT、Atcpc、Atadf11-1、AtADF11-OE#21、Atcpc Atadf11-1和Atcpc AtADF11-OE植株生长6 d的根毛表型观察并统计根毛长度与数目,结果发现:Atcpc突变体根毛又短又少;Atadf11-1突变体呈现出长而密集的根毛表型,过表达植株AtADF11-OE#21根毛表型则与Atadf11-1突变体相反,根毛又短又少;Atcpc Atadf11-1表现Atadf11-1的根毛表型,Atcpc AtADF11-OE表现AtADF11-OE#21表型。以上结果表明在拟南芥根毛生长发育过程中AtCPC负向调节了AtADF11的作用。(3)构建AtCPC-pGEX-4T1原核表达载,成功诱导AtCPC-GST标签融合蛋白并提取纯化。PlantCARE网站上分析AtADF11启动子序列中ATG上游96 bp有一处AtCPC结合位点,并设计特异性引物克隆探针。EMSA试验结果证明AtCPC与AtADF11基因启动子含有识别结合位点的特异性探针体外结合,表明AtADF11是AtCPC的靶标基因。综上试验结果,本研究证实了转录因子AtCPC直接结合AtADF11的启动子区域,调控其转录,参与根毛发育与生长过程,阐明了根毛生长发育中转录因子AtCPC调节微丝解聚蛋白AtADF11的作用,率先建立了根毛生长发育调控机制中转录因子与微丝骨架之间的分子机制,为相关研究提供新的科学理论依据。
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