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茉莉酸信号与远红光信号互作调控拟南芥花色素苷合成的机理研究

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第一章 文献综述

1. 1 花色素苷的研究进展

1.1.1 花色素苷的合成

1.1.2 花色素苷合成途径的调控

1. 2 茉莉酸信号通路的研究进展

1.2.1 茉莉酸的生物合成及代谢

1.2.2 茉莉酸的信号转导

1.2.3 茉莉酸信号途径调控拟南芥体内花色素苷合成

1. 3 远红光信号转导研究进展

1.3.1 光敏色素

1.3.2 远红光受体phyA

1.3.3 远红光信号转导途径

1.3.4 远红光信号途径调控植物体内花色素苷积累的研究进展

1.3.5 远红光信号途径与茉莉酸信号途径的互作研究进展

第二章 材料与方法

2. 1 实验材料

2.1.1 拟南芥材料

2.1.2 菌株和载体

2.1.3 构建

2.1.4 试剂、试剂盒与仪器

2.1.5 抗体

2. 2 实验方法

2.2.1 载体构建

2.2.2 转基因拟南芥的构建

2.2.3 拟南芥双突变体的获得

2.2.4 花色素苷的测定

2.2.5 Western Blot

2.2.6 定量RT-PCR

第三章 结果与讨论

3. 1 实验结果

3.1.1 茉莉酸在远红光下促进拟南芥花色素苷合成依赖于R2 R3-MYBs转录因子

3.1.2 茉莉酸对拟南芥体内花色素苷的合成的调控在黑暗下受到抑制

3.1.3 茉莉酸在远红光下促进拟南芥花色素苷合成依赖于远红光受体phyA

3.1.4 远红光促进MYB75/PAP1蛋白的积累依赖于远红光受体phyA

3.1.5 茉莉酸在远红光下促进花色素苷合成途径关键酶基因的表达依赖于phyA

3.1.6 COP1抑制黑暗下茉莉酸对拟南芥体内花色素苷含量的促进作用

3.1.7 COP1抑制受茉莉酸诱导的花色素苷合成途径的关键基因表达

3. 2 小结与讨论

3.2.1 远红光受体phyA参与茉莉酸信号在远红光下促进花色素苷合成的过程

3.2.2 黑暗下茉莉酸对花色素苷的促进作用受阻的机制

3.2.3 远红光下茉莉酸信号途径与远红光信号通路调节花色素苷合成的模型

3.2.4茉莉酸信号与蓝光/红光信号通路相互作用调节花色素苷合成可能的机制

第四章 创新点与研究展望

附录1 载体构建引物

附录2 突变体鉴定引物

附录3 pHB载体图谱及多克隆位点

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文

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摘要

花色素苷是植物体内普遍存在的重要多酚类衍生物,对植物的花色和果色的形成有重要调控作用。早期的研究已发现R2R3-MYBs转录因子MYB75/P AP1能够上调编码花色素苷合成途径的关键酶基因,如 DFR、LDOX、UF3GT的表达促进拟南芥体内花色素苷的合成。pap1-D是MYB75/PAP1的显性突变体,其体内MYB75/PAP1基因表达上升,导致花色素苷含量上升,pap1-D植株呈现紫色。此外,茉莉酸已被证明能在光下激活 MYB75/PAP1的转录活性促进拟南芥体内花色素苷的合成,而光信号则通过蓝光受体Cryptochomes(CRY1,CRY2)、红光/远红光受体Phytochomes(phyA-phyE)感知光信号提高光下的拟南芥体内花色素苷的水平。COP1作为光信号途径下游负调控光形态建成的重要因子,可以直接泛素化MYB75/P AP1蛋白使其被26S蛋白酶体降解,从而导致拟南芥体内花色素含量下降。尽管如此,对于茉莉酸与远红光信号通路相互作用作调控花色素苷积累及其相应的调控机制的研究依然很少。通过本论文的研究,我们证实了茉莉酸在远红光下调控拟南芥体内的花色素苷水平依赖于远红光受体phyA。
  (1)在远红光下,野生型拟南芥(Col)和pap1-D都能响应外源施加的茉莉酸的类似物--茉莉酸甲酯从而增加体内的花色素苷含量。而RNAi干扰MYBs(MYB75、MYB90、MYB113、MYB114)基因的转基因拟南芥35S::ami-MYBs/WT体内的花色素苷含量却丧失了对茉莉酸甲酯的响应。
  (2)phyA单突变体与phyA pap1-D双突变体对茉莉酸甲酯刺激不敏感,表明远红光下茉莉酸促进拟南芥体内花色素苷合成依赖于远红光受体p hyA。
  (3)在蛋白水平上,这种依赖是 p hyA在远红光下促进MY B75/P AP1蛋白稳定造成的;在基因表达水平上,这种依赖是p hyA对花色素苷合成途径晚期的关键酶基因表达的调控导致的。
  (4)在黑暗条件下,野生型拟南芥(Col)和pap1-D不再对茉莉酸甲酯响应,而cop1-4和cop1-4 p ap1-D体内的花色素苷含量对茉莉酸甲酯的刺激有强烈的响应,表明COP1抑制了茉莉酸黑暗下对拟南芥体内花色素苷生物合成的促进作用。
  (5)基因表达分析表明,COP1通过抑制花色素苷合成途径晚期的关键酶基因的表达抑制了茉莉酸对拟南芥体内花色素苷的调控。
  综上所述,本论文的研究揭示了茉莉酸促进远红光下生长的拟南芥幼苗的花色素苷含量是依赖于phyA-COP1-MYB75途径的。

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