论文部分内容阅读
钾(K)是植物生长发育必不可少的三大营养元素之一,能参与调节酶活性、膜电位、细胞内稳态和蛋白质稳定合成等。已有大量的研究表明,植物从外界吸收钾离子主要是通过钾离子通道和转运体蛋白。在模式植物拟南芥中已经有多个钾离子通道和转运体被研究报道,其中AKT1(Arabidopsis K~+transporer 1)研究得较多,但是还有很多生理功能尚待深入研究。有研究表明CBL1(Calcineurin B-like protein 1)/CBL9(Calcineurin B-like protein 9)与CIPK23(CBL-Interacting Protein Kinase 23)在质膜上相互作用,通过磷酸化的方式激活钾离子通道AKT1,从而调节植物对钾离子的吸收。本论文以拟南芥作为研究材料,主要研究了拟南芥钾离子通道AKT1、CBL9和CIPK23在植物生长发育与抗病性中的作用。同时还研究了钾离子通道AKT1在拟南芥调控抗非生物胁迫干旱、高盐和低温方面的功能。本文主要研究结果如下:1.AKT1、CBL9和CIPK23参与调控植物生长发育,包括叶片大小、株型大小和开花时间。akt1、cbl9和cipk23这3种突变体植株具有明显叶片和株型变小的表型,其中akt1突变体的叶片和株型最小。这3种突变体植株在长日照条件下具有明显的晚花表型。它们体内开花正调节因子FT和SCO1转录水平被显著抑制,而开花负调节因子FLC转录水平则提高。2.AKT1、CBL9和CIPK23调控植物抗病性。在akt1、cbl9和cipk23这3个突变上分别接种病原细菌Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000和Pseudomonas syringae pv.maculicola ES4326后,症状与菌落数统计以及抗病相关基因的转录水平均证明AKT1、CBL9和CIPK23正调控植物对该类病原细菌的抗性。同时本研究还发现AKT1、CBL9和CIPK23正调控植物对番茄灰霉菌的抗性,这3种突变体接种番茄灰霉菌Botrytis cinerea后表现出严重的感病表型,死亡率、病斑直径、病原物生物量均大于野生型。3.AKT1以及CBL9和CIPK23能够调控病原物相关分子模式(鞭毛蛋白和几丁质)诱导的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)。4.AKT1负调控植物的抗旱性。akt1突变体表现出明显的抗旱表型。akt1突变体失水率明显低于野生型Col-0,存活率高于野生型Col-0,抗逆相关基因的表达转录水平高于野生型Col-0。5.在高盐胁迫下,akt1突变体种子萌发率、存活率以及抗逆相关基因的转录水平均高于野生型Col-0。因此akt1突变体对盐的敏感性减弱,植株的耐盐性增强。6.akt1突变体比野生型Col-0更抗低温胁迫。上述结果表明钾离子通道AKT1以及CBL9和CIPK23能调控植物的叶片和株型大小、开花时间、以及对丁香假单孢杆菌与番茄灰霉菌Botrytis cinerea的抗性。本研究得出结论:AKT1以及CBL9和CIPK23能正调控植物的生长发育,调节植物的开花时间;AKT1以及CBL9和CIPK23能正调控植物对丁香假单孢杆菌和番茄灰霉菌的抗性;AKT1能负调控植物对干旱、高盐和低温逆境胁迫。