油菜素内酯调控生长素极性运输促进双子叶植物向性建成及根分化的机理研究

摘要

以油菜素内酯为代表的甾醇类激素广泛调节植物光形态建成。早期的研究发现油菜素内酯(Brassinosteroid，BR)与生长素(Auxin)诱导的生理响应有许多相似之处，二者可以协同作用促进植物生长(Mandava等，1988)，但是其相互作用机制尚未明确。
　　 通过外源BR处理野生型植株或在BR相关突变体中检测Auxin的极性运输能力([14C]标记的IAA)并观查Auxin响应启动子DR5驱动的GUS在植物各组织中的分布，我们发现BR可以明显促进Auxin在不同组织中的极性运输，从而影响内源Auxin的分布。BR虽然不在整体上改变Auxin的含量，但是影响Auxin在植物各组织中的聚集。通过实时定量PCR在转录水平上分析Auxin极性运输载体PIN基因家族各成员在BR处理后的野生型植株和BR相关突变体中的表达，可以观察到BR对于不同PIN基因在转录水平的调控。实验证明BR调节双子叶植物下胚轴和主根生长的同时促进植株向性建成，这些调节作用与BR调控PIN基因的表达有着密切关系。
　　 在本研究中，BR对于植物向性建成的促进作用第一次在双子叶植物中得到论证。BR明显上调PIN2的转录水平，并且促进内源Auxin在向性反应过程中向特定部位的聚集以形成不对称分布。BR促进PIN2从根尖向伸长区的聚集的过程加速了主根对重力的响应。进一步研究表明小G信号蛋白ROP2在重力作用下极性定位于主根根尖分生组织，并在伸长区迅速聚集，这一过程影响PIN2在向性反应过程中分布及定位的改变。在相关突变体及转基因株系中研究主根向性建成，实验数据证明BR通过作用于ROP2蛋白的表达及定位进而影响PIN2的表达及分布，而细胞骨架主要成分微丝蛋白(F-actin)的极性聚集或重组可能介导BR对于Auxin极性运输的调控过程。
　　 BR促进双子叶植物的侧根发育，已有的研究初步表明其调节作用与Auxin在根中的极性运输密切相关(Bao等，2004)。我们在二者相互调控关系的启发下系统研究植物激素BR在双子叶植物根分化形成中的作用，发现BR可以促进拟南芥下胚轴外植体中根的分化，而Auxin在根原基形成部位的维管束与皮层组织中大量聚集。转录因子SCARECROW(SCR)调控细胞不对称分裂并决定皮层的分化，实验证明SCR在根再生的过程中调控Auxin的极性定位(Xu等，2006)，并在BR促进根发育的过程中起到关键作用。
　　 本论文系统地分析了植物激素BR对于双子叶植物基础发育及形态建成的重要作用。研究结果首次明确了BR可以通过调控Auxin的极性运输而细微地调控植物生长发育过程，为植物“信号网络”研究提供了重要依据与线索。同时在激素的生理功能，相互调控机制与小G蛋白，转录因子这样重要的信号途径之间建立联系，为植物激素作用机理的研究提供了重要依据与线索。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩写

声明

致谢

文献综述　甾醇类激素影响双子叶植物的光形态建成以及调控生长素极性运输的研究进展

前言

一.甾醇类激素对于光调控的植物发育模式的影响

二.油菜素内酯，生长素的极性运输与植物光形态建成

三.小G蛋白信号介导的下游响应机制

结束语

研究论文 第一章油菜素内酯调控双子叶植物中生长素的极性运输与分布

引言

一.材料和方法

二.结果分析

三.讨论

研究论文 第二章ROP2参与了油菜素内酯通过调控生长素极性运输调控根向性形成的过程的调控

引言

一.方法和材料

二.结果分析

三.讨论

研究论文 第三章 油菜素内酯促进双子叶植物拟南芥根分化的机理研究

引言

一.方法和材料

二.结果分析

三.讨论

参考文献

发表文章