分离新的乙烯信号突变体及利用end1-1突变体探索内膜系统参与的叶绿体结构和功能

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一、分离新的乙烯信号突变体  利用野生型拟南芥黄化苗的三重反应为表型依据,筛选的突变体已经趋于饱和,无法继续获得新的乙烯反应突变体。在本课题中,为了进一步研究乙烯信号途径关键组分CTR1(C)onstitutive(T)riple(R)esponse(1)的功能,我们利用弱的CTR1突变体ctr1-10为材料,筛选它的增强子,获得了一个新的乙烯信号途径突变体ecr2(e)nhancerof constitutive triple response(2)。ecr2梳重了ctr1-10的乙烯反应表型,ecr2 ctr1-10双突变体在整个生长时期表现出多种严重的组成型乙烯反应表型,与严重的乙烯反应突变体ctr1-1相似。利用图位克隆的方法,我们鉴定出ECR2位于拟南芥二号染色体着丝粒附近。通过与已有的部分乙烯信号途径突变体的遗传分析结果表明ECR2作用于乙烯受体下游,转录因子EIN3与EIL1上游,负调乙烯信号途径。利用ctr1-10的等位基因突变体ctr1-8,我们通过遗传杂交获得了ecr2ctr1-8双突变体,分析表明,ecr2增强ctr1-8乙烯反应的作用较弱,ecr2主要对ctr1-10表现出增强乙烯反应的作用。通过遗传杂交,我们已经分离得到ecr2的单突变体,它表现出弱的组成型乙烯反应表型。目前的结果表明ECR2抑制乙烯反应的作用依赖于CTR1,并且主要对ctr1-10有作用。我们假设ECR2可能作为调节CTR1蛋白活性的因子而发挥抑制乙烯反应的作用。ECR2与ctr1-10之间的调节与依赖关系的分析阐明,有利于进一步了解CTR1的功能以及乙烯信号转导途径。  二、利用end1-1突变体探索内膜系统参与的叶绿体结构和功能  组成型三重反应突变体end1-1(endomembrane1-1),成株叶片表现出部分黄化表型,通过透射电子显微镜的观察,我们还发现end1-1突变体成株叶片叶绿体超微结构上有缺陷,主要表现为叶绿体形态的改变及内部片层结构的异常。进一步我们获得了end1-1与野生型回交的突变体end1-1B,虽然叶绿体超微结构同样存在异常,但成株叶片黄化表型却不一致。通过蓝绿胶温和电泳结果显示end1-1突变体中光合复合体的组装以及类囊体蛋白的积累发生显著变化,尤其促使LHCⅡ三体解聚为单体;通过HPLC对光合作用色素组分进行分析,结果表明end1-1突变体中叶黄质lutein的含量大幅下降;进一步通过测序表明在end1-1突变体中LUT2基因发生碱基突变,并且LUT2表达量明显下降。而在end1-1B突变体中通过实验分析,我们发现LUT2基因没有发生突变,也没有观察到LHCⅡ三体和单体比例的变化,同时叶黄质lutein含量正常。实验结果暗示我们end1-1突变体有两种突变:lut2突变影响了叶黄质合成途径,引起叶黄质lutein含量降低,促使LHCⅡ三体解聚为单体,造成叶片黄化;而end1-1突变造成了叶绿体超微结构的异常。针对end1-1B突变体中叶绿体超微结构异常表型原因的研究方面,初步的实验表明叶绿体结构的改变与END1的糖基转移酶活性丧失无关,但通过荧光蛋白定位观察发现经由内质网-高尔基体-叶绿体途径定位的蛋白CAH1在end1-1B突变体中异常定位于内膜系统。我们假设end1-1突变影响了内质网-高尔基体-叶绿体的蛋白转运途径,使某些类似于CAH1的叶绿体蛋白异常定位,最终造成了叶绿体结构和发育的异常表型。乙烯对end1-1突变体叶绿体结构的影响以及end1-1突变影响内质网-高尔基体-叶绿体蛋白转运途径的机制在进一步研究中。
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