拟南芥中两个WRKY转录因子分别调控叶片衰老与乙烯信号转导的分子机制研究

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拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为一种重要的模式生物,是研究植物体响应生物或非生物逆境的理想材料。而发育和衰老是植物生长必须经过的两个阶段。因此,对于拟南芥WRKY转录因子调控叶片衰老和乙烯信号转导的发育方面的探索,可以对一些作物相关的研究提供重要的理论依据和思路。WRKY转录因子是植物体内重要的一类转录因子家族,在拟南芥中共有72个成员,主要参与植物对多种生物和非生物逆境的抵抗。目前关于AtWRKY转录因子功能的研究虽然比较多,但很多成员的功能还未知或有待进一步的探索。活性氧(reactive oxygen species,ROS)是植物体内产生的一种重要的信号分子,但过多的积累可能会导致植物的毒害反应,进而导致植物的提前衰老甚至死亡。乙烯(ethylene,ET)是植物体内调控发育的一种重要激素,即使微弱的变化都会对植物发育产生极大的影响,因此,探究特定WRKY转录因子如何影响植物体内乙烯含量显得十分必要。本文首先通过花蕾侵染获得了AtWRKYa基因的组成型和诱导性过表达株系,进行自然衰老试验后,发现过表达后植物衰老时间明显的提前,而突变体植株衰老时间延迟。然后,我们对以上材料进行q RT-PCR分析,鉴定出SAG13,Rboh D和Rboh F三个可能的下游基因。通过双分子荧光素酶报告试验(Dual-LUC)和凝胶迁移滞后试验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)分别在植物体内和体外进行验证,确定AtWRKYa蛋白是通过其下游的Rboh D和Rboh F影响植物体内ROS的含量来调控植物的衰老。同时,我们还构建了AtWRKYb和其同源的一个AtWRKYc基因的组成型和诱导性过表达株系,我们发现组成型过表达株系十分矮小且较野生型有较多的分支。通过乙烯三重反应的测试,我们观察到过表达株系下胚轴较对照明显更短,而突变体正好相反,这些表型也暗示了AtWRKYb基因与植物体内乙烯含量变化的某种关系。为了探究它们之间的联系,我们通过q RT-PCR检测了拟南芥中参与乙烯合成的基因的m RNA水平,发现了一些ACS(ACC synthas)基因可以被AtWRKYb调控。为了进一步证实它们之间的调控关系,我们也通过Dual-LUC试验进行了分析,基本证实了AtWRKYb可以激活ACS的表达来影响植物体内的乙烯的含量,进而影响拟南芥的发育。
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