AtELS1基因功能的初步分析

摘要

多药和有毒化合物排出蛋白(MATE,multidrug and toxic compound extrusion)广泛存在于生物界，能够作为次级转运系统的一部分对细胞内的化学离子或其它小分子物质浓度进行调节，以应对环境的变化。铁是植物中重要的微量营养元素之一，体内铁元素的稳态调节对于植物的生长发育来说非常重要。在拟南芥的至少58个MATE基因中，只有2个被证明参与了铁稳态调节。本实验室之前对激活标签筛选得到的突变体els1-D（Early Leaf Senescence1）的研究发现，ELS1编码一个MATE蛋白，其过量异位表达能够导致叶片的早衰，说明MATE蛋白ELS1可能参与衰老过程中营养物质的再分配。但对于它的更进一步认识有待研究，如它具体如何参与此过程、表达模式及调控方式、亚细胞定位以及是否存在其它转运底物等。此外，由于过表达突变体有很多问题不容易解释，所以本论文为更进一步了解ELS1基因的生理功能，着重对其T-DNA插入缺失突变体els1-1进行了研究。通过观察不同时期的植株表型发现缺失突变体els1-1与野生型并无明显差别；通过铁染色检测不同时期幼苗体内铁含量发现缺失突变体els1-1中铁含量多于野生型；对缺失突变体els1-1和野生型进行黑暗诱导实验，发现缺失突变体els1-1衰老晚于野生型；而且对正常条件下生长植株外源施加铁，能延缓els1-D的衰老；对pELS1::GUS转基因植株进行铁处理后GUS染色发现铁能够诱导该基因表达；此外，亚细胞分析发现ELS1定位于细胞的内膜系统。综合以上结果，推测ELS1可能定位在拟南芥的液泡膜上，参与将细胞内多余的铁离子运输到液泡中，所以当ELS1缺失以后将打破细胞内铁离子的稳态平衡。但目前对于ELS1参与的植物铁稳态调控中的其它参与因子及详细的调控机制还知之甚少，所以需要更深入的研究。本研究将拓展对植物MATE家族基因功能的认识，有可能为农作物的改良提供理论依据和思路。

目录

声明

第一章 前言

1.1 MATE蛋白家族的研究进展

1.2 铁稳态维持

1.3叶片衰老与叶绿素代谢

1.4本论文的研究目的和意义

第二章 材料与方法

2.1 实验材料

2.2实验方法

第三章 实验结果

3.1实验材料的获得

3.2突变体els1-1的表型分析

3.3 ELS1基因表达量与衰老关系

3.4 ELS1基因表达模式与蛋白定位

3.5 ELS1基因对环境中铁含量的响应

3.6 ELS1对拟南芥铁含量的影响

3.7 铁离子诱导ELS1基因的表达

第四章 讨论

4.1 野生型与els1-1突变体表型无差异原因

4.2 ELS1基因参与拟南芥体内的铁稳态平衡的维持

4.3 ELS1基因与生长素的关系

参考文献

在学期间参与发表论文

致谢