PH-START1对拟南芥生长发育的调控作用
植物的生长发育是一个开放系统。首先，种子萌发形成幼苗，又不断发育形成新的器官，如根、茎、叶、花、果实、种子，它们都是植物特定发育阶段的产物。植物的营养生长转向生殖发育是植物生长到一定阶段后才完成的，对于多数植物来讲，其调控过程非常复杂。 PH-START1(At2g28320)是拟南芥START(the lipid/sterol-binding StAR-related lipid transfer protein domains)结构蛋白家族成员，已知含有START结构域的蛋白在植物生长发育过程中起着重要作用。PH-START1除含有START结构域外，还含有PH结构域，在调控植物生长发育方面的功能未知。本文探究了PH-START1对拟南芥生长发育的调控作用，为阐明和促控植物生长发育提供理论依据，主要结果如下: 1.PH-START1的表达模式分析 (1)Real-time PCR结果表明，PH-START1在拟南芥的根、叶、花、角果中都有表达，其中在幼苗期的根中表达量最多，在成苗期根中表达量逐渐减少;莲座叶中第6片莲座叶表达量最多，然后随着发育时间的延长逐渐减少;在花的发育过程中，随着花发育时间延长，PH-START1的表达量逐渐增多;授粉后3-5d的角果中PH-START1的表达量最高，然后表达量逐渐降低，到授粉后9d角果中PH-START1表达量又略有增加;花中，PH-START1在雄蕊中的表达量最高、其次是花瓣、萼片，在雌蕊中表达量最少。 (2)组织定位结果，PH-START1在拟南芥幼苗期根中表达量较高，在成株期的花药中PH-START1表达量较高。 (3)亚细胞定位结果，PH-START1主要定位在细胞质膜上。 2.PH-START1生物学功能分析 对PH-START1功能获得(过表达，OE)和缺失（T-DNA插入，ph-start1）的转基因拟南芥表型进行观察，分析PH-START1在调控拟南芥生长发育中的功能，发现: (1)PH-START1对营养生长具调控作用。过表达PH-START1拟南芥营养生长受到明显的抑制，地上部株型矮小、茎细弱、叶片明显变小，地下部根系发育也受到明显的抑制;PH-START1表达量下降会促进拟南芥的生长发育。 (2)PH-START1对生殖生长具调控作用。过表达PH-START1拟南芥花序花蕾数明显减少;ph-start1的花蕾数略有增加;过表达PH-START1拟南芥的花瓣对称性减弱，雄蕊仅剩4个长雄蕊，2个短雄蕊发育受阻;ph-start1中花瓣也存在不对称性，2个短雄蕊的发育增强;过表达PH-START1拟南芥角果明显短小，果荚内种子排列稀疏散乱，种子数目和百粒重减少，干瘪、畸形，萌发率极低;ph-start1角果变大，种子排列整齐，种子数目和百粒重增加，种子饱满，形状规则，正常萌发。 (3)PH-START1对花粉发育具调控作用。过表达PH-START1拟南芥花中雄蕊的花粉囊发育畸形，花粉粒内容物减少，呼吸强度和淀粉含量明显降低，精细胞核发育受抑制，花粉的萌发和花粉管的伸长均受到抑制。 (4)PH-START1对种子发育具调控作用。过表达PH-START1的拟南芥，种子胚发育异常，授粉后3-5d与野生型胚发育相似，能正常形成球形胚和心形胚，但授粉后7-8d不能像野生型一样形成鱼雷形胚和马蹄状的子叶胚，在授粉后9d种子中没有成熟的胚;ph-start1种子的发育过程较野生型延迟，种子能形成成熟的胚。 3.PH-START1调控种子发育的分子机制 为明确PH-START1调控种子发育的分子机制，本研究对PH-START1与种子发育3条调控途径（IKU途径、泛素化途径、转录因子调控途径）中关键基因的调控关系进行了分析，结果发现过表达PH-START1会抑制IKU途径中SHB1、MINI3、IKU2的表达，诱导泛素化途径中DA1的表达，抑制转录因子途径中TTG2、AP2基因的表达，说明PH-START1对3条调控种子发育的途径均有重要的调控作用。
植物;生长发育;PH-START1结构蛋白;调控作用
河北农业大学
硕士
植物学
王凤茹;董金皋
2017
中文
Q945.3
93
2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）