拟南芥转录因子VOZ1和VOZ2调控光诱导种子萌发的分子机理研究

摘要

种子萌发受到光调控，光敏色素(Phytochrome, Phy)是调控种子萌发最相关的光受体之一，介导红光(red light, R)和远红光(far-red light, FR)诱导种子萌发，但是其作用机制尚不完全清楚。本研究以voz1voz2双突变体为材料，开展研究Vascularplantone-zincfinger1(VOZ1)和VOZ2在光诱导种子萌发中的功能和调控机制，取得了以下研究结果：　　(1)将未春化处理的野生型Col和voz1voz2突变体种子进行Dark、PhyB-off、PhyB-on条件处理。结果发现，在PhyB-off条件下，voz1voz2突变体的萌发率高于野生型，并且voz1voz2突变种子的萌发速度比野生型种子快，然而voz1-1和voz2-1单突变体无明显萌发表型。在Dark和PhyB-on条件下，voz1voz2的萌发率与野生型相似，均接近100％。这些结果表明，VOZs在PhyB介导的种子萌发中起负调控作用，并表现出功能冗余。同时，发现VOZ1和VOZ2过表达种子在PhyB-off或是PhyB-on条件下均无萌发表型，这可能是由于VOZs需要与其他相关蛋白共同作用才能发挥其功能。　　(2)采用定量PCR(qRT-PCR)检测分析，发现VOZ1和VOZ2的表达量在种子吸胀过程中越来越少，48小时后几乎没有表达。并且红光照射(PhyB-on)下野生型种子中VOZ1和VOZ2的表达下调，而phyB突变体种子中VOZ1和VOZ2基因的表达水平上调。这些结果表明，在种子吸胀过程中，PhyB介导光抑制VOZ1和VOZ2的转录水平。　　(3 )采用qRT-PCR分析了VOZs与光诱导种子萌发负调控因子PIF1(Phytochrome-interacting factor 1)之间的转录调控关系，发现在PhyB-off条件下，与野生型Col种子相比，pif1突变体种子中VOZ1和VOZ2基因的表达水平显著下调，但voz1voz2突变体种子中PIF1基因的表达则无显著差异。这表明VOZ1和VOZ2可能在PIF1的下游调控PhyB介导的种子萌发。　　(4)采用qRT-PCR检测了voz1voz2突变体种子中GA代谢基因(GA3ox1，GA3ox2和GA2ox2)、DELLA基因(RGA和GAI)和ABA代谢基因(ABA1、NCED6、NCED9和CYP707A2)的表达，发现红光照射(PhyB-on)和voz1voz2突变导致种子萌发过程中GA生物合成基因GA3ox1表达水平增加，但DELLA基因和ABA代谢基因的转录水平则无明显变化。这表明，种子萌发过程中，VOZs负调控GA3ox1基因的表达。　　(5)通过染色质免疫共沉淀实验(ChIP)和凝胶迁移滞缓实验(EMSA)，发现VOZ2能够与GA3ox1基因启动子上的两个位点(GA3ox1-A：GCGTTAATCTTAAGG；GA3ox1-B：GTGTAGTTTTAACGC)结合。这表明VOZ2能够在体内和体外与GA3ox1基因的启动子结合。　　综上所述，VOZ1和VOZ2可能通过直接调节GA3ox1基因的表达，在PhyB介导的光诱导种子萌发途径中发挥负调控作用，为进一步阐明光和GA介导的植物种子萌发调控机制提供了新线索。

目录

声明

缩略词

第1章 绪论

1.1种子萌发

1.1.1 种子萌发过程的生理及形态变化

1.1.2 光对种子萌发的调控

1.1.3 植物激素对种子萌发的调控

1.2 光、GA、ABA在种子萌发过程中的联系

1.2.1 光与 GA对种子萌发的影响

1.2.2 光与 ABA对种子萌发的影响

1.2.3 种子萌发过程中的光信号传导

1.3 VOZs 的功能研究进展

1.3.1 VOZs 对植物开花时间的调控

1.3.2 VOZs 对植物逆境胁迫的调控

1.4 本文研究思路与设想

第2章 拟南芥VOZ1和VOZ2在光诱导种子萌发中的功能研究

2.1 材料与方法

2.1.1 实验的材料

2.1.2 实验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 voz1voz2 突变体及 VOZ1 和 VOZ2过表达种子萌发对光的响应分析

2.2.2 VOZ1 和 VOZ2基因表达模式分析

2.2.3 VOZ1，VOZ2和 PIF1 基因之间的转录调控分析

2.3 讨论

2.4 本章小结

第3章拟南芥VOZ1和VOZ2 对光诱导种子萌发的调控机理研究

3.1 材料与方法

3.1.1 实验的材料

3.1.2 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 voz1voz2 突变体中 GA代谢基因的表达分析

3.2.2 voz1voz2 突变体中 DELLA基因的表达分析

3.2.3 voz1voz2 突变体中 ABA代谢基因的表达分析

3.2.4 VOZ2 蛋白与 GA3ox1 基因的启动子结合分析

3.3 讨论

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢