AtRGS1蛋白的定位及其在拟南芥种子萌发与幼苗早期生长过程中的作用研究

摘要

植物G蛋白介导的细胞信号转导是植物细胞信号转导机制中最为保守的信号转导机制之一。拟南芥RGS蛋白(AtRGS1)是2003年新发现的第一个植物G蛋白信号转导调节蛋白，其N末端具有独特的类似于GPCRs的七次跨膜(7TM)保守结构，C末端具有保守的RGS结构域而负调节G蛋白信号转导过程。目前有关AtRGS1的研究报道非常少，AtRGS1蛋白生理生化功能及其对植物细胞生长发育的调节机理尚不清楚。 本研究以拟南芥野生型Col、突变体rgs1-2和gpa1-3为材料，通过突变体分析、转基因细胞系构建和融合蛋白表达等技术，运用分子生物学、分子遗传学、生物化学等方法研究了AtRGS1蛋白的细胞内定位以及其在拟南芥种子萌发及萌发后幼苗早期生长过程中的作用。取得了以下主要研究结果：1、采用TOPO克隆的方法构建了35S-AtRGS1过表达转基因细胞体系，并结合融合蛋白表达技术分析了AtRGS1蛋白在拟南芥悬浮培养细胞内的定位。 获得了AtRGS1基因全长cDNA，通过TOPO克隆构建了CaMV35S为启动子，GFP为报告基因，含有融合基因AtRGS1-GFP的植物表达载体。分别利用根癌农杆菌介导的浸染转化法和PEG介导法将AtRGS1-GFP融合基因导入Col悬浮培养细胞和幼苗叶片原生质体受体系统中，获得了转基因的悬浮培养细胞系，并结合AtRGS1-GFP融合蛋白表达技术证明：(1)AtRGS1蛋白定位于细胞膜；(2)ABA，Fluridone和葡萄糖等不同胁迫处理可以改变AtRGS1蛋白在细胞内的分布；(3)westernblotting分析结果表明ABA和葡萄糖等不同胁迫处理可以不同程度诱导AtRGS1蛋白的表达。 2、运用突变体技术研究AtRGS1蛋白在拟南芥种子萌发及幼苗早期生长过程中的作用及其调节机理。结果表明：(1)突变体rgs1-2种子萌发不需要春化作用，与野生型相比，后熟作用对rgs1-2种子萌发促进作用不明显；rgs1-2种子萌发对葡萄糖和蔗糖的抑制作用不敏感，gpa1-3对葡萄糖和蔗糖的抑制作用表现为超敏感。这种抑制作用与糖的渗透胁迫无关，而是由糖介导的信号转导途径引起的，且不依赖于已糖激酶途径。 (2)rgs1-2种子萌发对ABA低敏，内源ABA含量的测定以及RT-PCR与Real-timePCR分析结果表明，不同基因型种子萌发对ABA响应差异主要是由于内源ABA水平的差异；rgs1-2种子内源ABA水平较低，ABA生物合成酶ABA2和NCED3的基因表达水平低。而葡萄糖处理对rgs1-2的NCED3和ABA2两基因表达水平影响不显著，推断葡萄糖对种子萌发的抑制效应是通过提高内源ABA含量的，且AtRGS1在此途径中作为一个重要的信号分子起调节作用。 (3)rgs1-2种子萌发对GA促进作用超敏感，rgs1-2在糖、ABA及GA信号互作中也表现出不同于野生型的萌发特性。 (4)葡萄糖与蔗糖抑制了Col黄化苗下胚轴生长，且葡萄糖抑制作用更明显，但不抑制rgs1-2黄化苗下胚轴生长。 (5)rgs1-2幼苗主根生长及萌发后幼苗子叶变绿对高浓度的蔗糖与葡萄糖抑制作用不敏感，对甘露醇和甘露糖的响应与Col类似。 (6)相对于野生型，rgs1-2幼苗主根生长对ABA作用不敏感。

目录

摘要

符号说明

第一章文献综述

第二章AtRGS1蛋白细胞水平的定位

第三章 AtRGS1蛋白在拟南芥种子萌发与萌发后幼苗早期生长过程中的作用

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况