AFP2与COP1互作调控拟南芥下胚轴热形态建成的机理研究

摘要

模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的形态建成受很多环境因子的影响，如光照、温度等。在高温下，植物会出现早花、叶片变薄、下胚轴伸长生长等现象，这些生物学现象统称为热形态建成(thermomorphogenesis)。目前，关于热形态建成的研究广受关注，但这一调控途径的上游各组分仍有待鉴定，其潜在的作用机理仍需要作进一步深入的研究。
　　下胚轴(hypocoty1)是高等植物生长发育的重要组织结构。种子萌发后，下胚轴将子叶推出土层进行光合作用，获得后期生长发育的养分;同时，下胚轴也是植物生长发育所需营养元素的重要运输通道，例如水、矿质元素、信号分子以及其它养分等。已有研究发现下胚轴对外界环境变化非常敏感，如光照、温度等。
　　本实验以拟南芥为研究对象，探究AFP2与COP1在调控拟南芥下胚轴热形态建成中的作用机理。我们发现AFP2抑制拟南芥幼苗的热形态建成，研究表明转基因过表达植株AFP2-ox下胚轴在22℃下比野生型下胚轴短，而突变体afp2下胚轴在22℃下比野生型下胚轴长，表明AFP2可能参与调控下胚轴的生长发育。同样，在28℃下，AFP2-ox植株下胚轴与野生型下胚轴相比较短，表明AFP2可能参与调控下胚轴的热形态建成。由此，我们提出问题:AFP2与COP1是否存在互作，进而调控拟南芥的热形态建成？
　　通过双分子荧光共定位/互补实验，共定位结果表明AFP2与COP1在核内都有表达并且表达信号可以完全重合上，双分子荧光互补实验表明AFP2与COP1可以在核内发生直接的相互作用。亚细胞定位实验表明:对比于22℃处理，28℃处理下COP1信号更强更稳定，有入核趋势;而28℃处理下的AFP2信号比在22℃下更强更稳定;这表明AFP2与COP1在28℃下可以在核内发生某种相互作用，从而发挥某种功能。我们也从蛋白水平上检测了AFP2、COP1在高温下的稳定性，发现AFP2可以抑制28℃下COP1的蛋白积累，而COP1的降解将导致HY5在核内的积累，从而抑制下胚轴的伸长生长。
　　综上，AFP2抑制拟南芥的热形态建成，主要通过AFP2对COP1的降解从而导致HY5在核内积累，表现为下胚轴较短。这一研究也将有助于进一步丰富热形态建成的调控网络。

目录

声明

摘要

第一章前言

1．1拟南芥响应高温胁迫的相关研究

1．2拟南芥AFP2基因功能的相关研究

1．3拟南芥COP1／HY5基因功能的相关研究

1．3．1拟南芥COP1／HY5调控光形态建成分子机制概述

1．3．2拟南芥COP1／HY5调控热形态建成相关研究

1．4拟南芥光热信号整合因子PIF4基因功能的相关研究

1．5拟南芥AFP2与COP1新的生理学功能展望

第二章实验材料与方法

2．2．1植物材料的培养条件

2．2．2拟南芥下胚轴长度的测量

2．2．3植物DNA的提取

2．2．4植物总蛋白的提取

2．2．5蛋白定量实验

2．2．6蛋白印迹实验

2．2．7相关载体的构建

2．2．8双分子荧光互补实验

2．2．9亚细胞定位实验

2．2．10 Real-time PCR实验

2．2．11数据分析

第三章实验结果与讨论

3．1实验结果

3．1．1 AFP2 T-DNA插入突变体与过表达材料鉴定

3．1．2 AFP2参与调控拟南芥下胚轴的生长发育

3．1．3 AFP2参与调控拟南芥热形态建成

3．1．4 AFP2与COP1相互作用分析

3．1．5高温(28℃)下AFP2／COP1亚细胞定位分析

3．1．6高温(28℃)下AFP2／COP1蛋白稳定性分析

3．2讨论与展望

第四章论文小结

附录

参考文献

在读期间发表的论文

致谢