E2Fs参与拟南芥生殖发育调控的机制研究

摘要

植物在配子发育过程中会发生一系列决定细胞命运的事件，细胞分裂，细胞分化和细胞程序性死亡这三个发育过程均参与其中。在植物配子发育过程中，这三个发育过程受到的调控及相互关系并不清楚。拟南芥中包含三类E2F家族蛋白。其中一类E2F蛋白是典型的E2F，包括E2FA，E2FB和E2FC。这些E2F作为重要的细胞周期转录因子，在植物配子形成过程的功能并不清楚。我们的研究发现e2fa e2fb e2fc（e2fabc）三突变体虽然营养生长基本正常，但生殖发育过程却存在明显缺陷。e2fa,e2fb,e2fc的单突变以及e2fab,e2fac,e2fbc双突变体植株均为可育的表型，说明典型E2F对拟南芥的生殖发育具有冗余且独特的作用。我们的研究结果显示，E2F同时参与调控雄配子和雌配子的正常发育。在雄配子发育的有丝分裂过程中，e2fabc小孢子发生降解。具体表现为在双核期，部分e2fabc小孢子开始降解，而到三核期时大部分e2fabc小孢子降解死亡，仅能形成少量活性花粉。在雌配子发育方面，野生型胚珠在FG0期通常只形成一个大孢子母细胞（ Megaspore mother cell, MMC)，而80%的e2fabc突变体胚珠中却形成了两到三个MMC，说明E2F调控由孢原细胞向MMC分化的过程。我们还发现，在形成MMC之后的时期中，e2fabc的雌配子依然无法正常发育。综合以上结果可知，e2fabc突变体的雌雄配子发育均存在严重缺陷。我们的研究表明，植物雌雄配子体的形成均需要典型E2Fs，尤其是在雄配子发育的有丝分裂过程和雌配子体发育中的孢原细胞向MMC分化的过程。

目录

第 1 章 前言

1.1花药的结构及雄配子发育

1.1.1花药结构

1.1.2 雄配子发育过程

1.1.3参与雄配子发育相关基因

1.2 雌配子结构及雌配子发育

1.2.1雌配子体的结构

1.2.2雌配子发育过程

1.2.3参与雌配子发育相关基因

1.3 植物细胞周期

1.3.1细胞周期概念

1.3.2植物细胞周期一些相关调控因子及其功能

1.3.3 RB途径

1.3.4 E2F与Rb的相互作用调控G1到S期的过渡

1.4 本研究工作的意义

第 2 章 材料方法

2.1 实验材料

2.1.1 植株

2.1.2 菌株

2.1.3 质粒

2.1.4 仪器

2.1.5 试剂、抗生素

2.2 实验方法

2.2.1 拟南芥生长条件

2.2.2 构建转基因表达载体

2.2.3 T-DNA插入鉴定

2.2.4亚历山大染色

2.2.5DAPI染色及统计

2.2.6半薄切片

2.2.7拟南芥胚珠固定和透明

2.3 引物序列

第3章 结果

3.1 E2Fs在拟南芥生殖发育过程中发挥冗余的作用

3.1.1拟南芥E2Fa，E2Fb，和E2Fc是典型的E2F蛋白

3.1.2 E2Fs基因在拟南芥生殖发育上有着冗余且特定的功能

3.2 e2fabc配子传递率分析

3.3E2Fs在雄配子有丝分裂过程中起作用

3.3.1 e2fabc突变体花粉有丝分裂存在缺陷

3.3.2 E2Fs在小孢子中的蛋白定位

3.4E2Fs在雌配子体发育过程中发挥功能

3.4.1 e2fabc突变体雌配子发育各时期均存在缺陷

3.4.2 e2fabc突变体形成MMC个数异常

3.4.3 E2Fs在胚珠中的蛋白定位

第 4 章 讨论

4.1细胞周期核心调控基因参与拟南芥配子体发育

4.2典型的E2Fs参与拟南芥雄配子体发育

4.3典型E2Fs参与拟南芥雌配子体发育

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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