乙烯反应因子在eATP调控拟南芥根系生长过程中的作用

摘要

根是植物吸收营养、调节生长发育的重要器官，根系生长发育的调控过程是植物生理学研究中的重要内容。细胞外ATP(extracellularATP，eATP)在植物生长发育过程中发挥重要的调节作用，是植物细胞外重要的信使分子。乙烯反应因子（ethyleneresponsivefactor，ERF）是一类在植物发育与胁迫适应过程中发挥重要作用的转录因子。为揭示eATP调控幼苗生长发育的机制，本文采用拟南芥野生型（col-0生态型）、ERFy功能缺失突变体（erfy）以及乙烯信号转导组分ETR1和EIN2的缺失突变体（etr1、ein2）为材料，对ERF在eATP调控拟南芥根系生长中的作用进行了研究。
　　 结果显示，eATP处理后野生型根部组织中ERFy基因表达量明显提高，在乙烯信号转导组分突变体中该基因表达量升高不明显，显示这些信号转导组分在eATP诱导ERFy基因表达的过程中可能发挥介导作用。
　　 eATP抑制拟南芥幼苗主根生长的过程，而ERFy功能缺失突变体（erfy）幼苗在ATP处理条件下主根生长未受到明显影响，显示ERFy的缺失阻断了幼苗对eATP的响应，证明ERFy在eATP调控幼苗根系生长发育的过程中处于重要位置。
　　 在初步确认ERFy在eATP调控幼苗根系生长发育的过程中发挥作用之后，我们对于乙烯及其信号转导途径中的关键成员是否参与其中进行了探究。结果显示，乙烯合成前体ACC同样可以使拟南芥野生型幼苗主根变短，乙烯合成酶抑制剂AOA可以部分阻断ATP对于主根生长的抑制，显示eATP抑制主根生长的过程可能需要细胞内乙烯的合成过程。
　　 细胞内乙烯受体ETR1基因缺失突变体（etr1）幼苗经ATP处理以后，主根生长未受到显著抑制;乙烯信号转导机制的重要组分EIN2基因缺失突变体（ein2）经ATP处理以后，幼苗主根生长同样未受到显著抑制。乙烯及其信号转导组分缺失阻断了拟南芥幼苗对于eATP处理的响应过程，显示这些组分很可能介导了eATP调控幼苗主根生长发育的过程。
　　 上述结果显示，ERFy无疑在eATP调控拟南芥根系生长中发挥了重要作用，并且eATP很可能是通过调节乙烯合成、并部分通过乙烯信号转导过程来调控根的生长发育。

目录

声明

缩略表

摘要

文献综述

1 胞外ATP的研究概况

1．1 动物胞外ATP的生理作用

1．2 动物胞外ATP的作用机制

1．3 植物胞外ATP的生理功能

1．4 植物胞外ATP的信号转导途径

2 植物根系发育调控机制的研究进展

2．1 植物根系发育与植物激素

2．2 根中有关影响细胞分裂和伸长的因素

3 AP2／EREBP转录因子的研究进展

3．1 乙烯的生理作用

3．2 乙烯的信号转导途径

3．3 AP2／EREBP转录因子的结构与分类

3．4 AP2／EREBP转录因子的生物学功能研究

引言

材料和方法

1 实验材料

2 实验试剂

3 实验方法

3．1 拟南芥的种植

3．2 植物基因组DNA提取

3．3 RNA的提取

3．4 去除基因组DNA

3．5 RNA的质量鉴定和浓度测定

3．6 PCR扩增目的片断

3．7 拟南芥根生长指标的生物学分析

结果与分析

1 eATP对拟南芥幼苗根细胞中基因表达模式的影响

2 ERF转录因子基因表达模式研究

2．1 eATP对ERF基因表达的影响

2．2 ERFy基因纯合突变体的分子鉴定

2．3 ERFy缺失纯合突变体的生理功能研究

3 乙烯合成在eATP调控根生长发育中的作用

3．1 乙烯合成前体ACC在调控根生长发育中的作用

3．2 乙烯合成抑制剂AOA在调控根生长发育中的作用

3．3 乙烯信号转导组分在调控根生长发育中的作用

讨论

1 eATP可以调节拟南芥幼苗根细胞中的基因表达模式

2 eATP可以影响ERF转录因子基因表达模式

2．1 eATP可以影响ERFy基因的表达

2．2 ERFy基因对于拟南芥幼苗根的生长发育具有重要作用

3 乙烯合成在eATP调控根生长的发育中可能发挥重要作用

3．1 eATP可能通过调节乙烯合成调控根的生长发育

3．2 乙烯信号转导组分在调控根的生长发育过程中可能发挥了重要作用

参考文献

致谢