LecRK-Ⅷ.2基因调控拟南芥下胚轴生长及开花时间的研究

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凝集素类受体蛋白(Lectin receptor-like kinases,LecRKs)作为植物中重要的一类类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs),调控着植物免疫过程、激素调控及生长发育等生理过程。凝集素类受体激酶(LecRKs)因其在植物抗病中起着显著作用被广泛关注,但在植物生长发育功能方面的研究报道尚不多见。本研究以L型-LecRKs家族成员LecRK-Ⅷ.2作为研究对象,对LecRK-Ⅷ.2基因在拟南芥生长发育相关方面的功能进行了研究。通过生物信息学分析表明,LecRK-Ⅷ.2属于典型的类受体激酶蛋白,具有受体结构域、跨膜结构域及激酶域;进化分析显示LecRKs的第Ⅷ亚家族有两个成员,分别为LecRK-Ⅷ.1与LecRK-Ⅷ.2。组织特异性表达分析显示LecRK-Ⅷ.2基因在种子发育时期表达量最高,推测该基因可能与种子的发育有关;根据糖分子相关基因的GO分析中的分子功能结果显示,糖分子相关基因的功能与LecRKs成员有重要相关性,这暗示该基因家族可能与糖信号分子相关。通过三引物法鉴定了LecRK-Ⅷ.2基因的纯合缺失突变体,及成功构建LecRK-Ⅷ.2过表达植株,获得功能缺失突变体及过表达转基因株系。在不同糖处理下,通过观察拟南芥幼苗的生长发育表型发现,LecRK-Ⅷ.2对拟南芥的种子萌发及根生长起负调控作用,结果说明LecRK-Ⅷ.2共同参与调控拟南芥种子的萌发及幼苗根长的生长。在不同糖类及BR的处理下,对拟南芥野生型、LecRK-Ⅷ.2缺失突变体和过表达植株的下胚轴进行表型观察,发现在葡萄糖的作用下与BR浓度较高时,过表达植株下胚轴均比野生型短,且葡萄糖对BAK1功能缺失突变体和过表达突变体株系下胚轴的影响与BR相同,说明LecRK-Ⅷ.2很可能参与到Glc与BR对拟南芥下胚轴的生长调控。糖转运信号、BR信号及生长素相关基因定量分析表明,LecRK-Ⅷ.2基因对下胚轴生长的影响可能参与糖与激素交叉信号途径。通过对拟南芥野生型Col-0、LecRK-Ⅷ.2基因功能缺失突变体和过表达转基因植株开花时间的观察与统计,发现过表达植株开花时间比野生型晚,莲座叶数目比野生型多,实验结果初步表明L型LecRKs第Ⅷ家族基因可能在拟南芥开花时间中起到一定的调控作用。拟南芥LecRK-Ⅷ.2基因的研究结果为LecRKs基因家族其他成员的生理功能分析提供一定的参考依据。
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