拟南芥转录因子MYB59调控低钾条件下K + /NO 3 - 转运的分子机制研究

发布时间：2023-12-02 19:41

　　钾和氮是植物生长发育所必需的大量元素,直接影响植物的生长发育以及作物的产量和品质。K+在酶促反应、渗透调节、电荷平衡等方面都起着重要的作用,而N则是碳化合物的组成成分,构成了氨基酸、蛋白质、核苷酸等物质。农作物生产实践表明,钾和氮的吸收和转运是协同进行的,但其分子调控机制仍不明确。实验室前期研究发现,拟南芥硝酸根转运体NRT1.5不仅负责NO3-从根向冠的转运,同时还影响K+从根部向冠部的运输过程。因此,NRT1.5很可能是钾和氮协同运输的重要组分。已有研究表明钾缺乏抑制NRT1.5的转录,说明NRT1.5的转录能够响应环境中钾浓度变化,但低钾抑制NRT1.5转录的调控机制尚属未知。本论文工作证明了 MYB59是NRT1.5的正向转录调控因子,低钾可通过抑制MYB59的转录及促进MYB59蛋白的降解进而抑制NRT1.5的转录,最终调节拟南芥中钾和氮的协同转运过程。通过表型筛选获得一个拟南芥低钾敏感突变体lks3。在低钾条件下lks3表现出冠部比野生型提前发黄的表型,图位克隆及表型检测结果显示LKS3编码转录因子蛋白MYB59。myb59突变体表现出和lks3类似的低钾敏感表型,且myb...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
英文缩写
第一章 文献综述
    1.1 钾在植物生长发育中的生理功能
        1.1.1 钾在植物体内的分布
        1.1.2 植物体内钾的生理功能
        1.1.3 植物缺钾症状
        1.1.4 植物中钾的吸收和转运机制
        1.1.5 钾通道和钾转运体的调控机制
    1.2 氮在植物生长发育中的生理功能
        1.2.1 植物体内氮的生理功能
        1.2.2 植物缺氮或氮肥过量的症状
        1.2.3 植物中NO3
-的吸收和转运机制
    1.3 植物体内钾和氮吸收利用的相互影响
    1.4 MYB转录因子对植物响应的调控
        1.4.1 MYB转录因子的结构
        1.4.2 MYB转录因子的功能
        1.4.3 MYB59的研究进展
    1.5 本研究工作的立题依据和意义
第二章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 常用菌株
        2.1.3 常用载体
        2.1.4 常用实验仪器
        2.1.5 常用试剂
    2.2 实验方法
        2.2.1 拟南芥的培养与种植
        2.2.2 遗传分析及图位克隆
        2.2.3 T-DNA插入纯合突变体的鉴定
        2.2.4 转基因材料的获得及筛选
        2.2.5 K⁺和NO3
-含量的测定
        2.2.6 ⁸⁶Rb⁺同位素吸收实验
        2.2.7 分子克隆与载体构建
        2.2.8 目的基因转录水平表达分析
        2.2.9 酵母相关实验方法
        2.2.10 原核蛋白的诱导表达及纯化(His-tag融合蛋白)
        2.2.11 SDS-PAGE及Western Blot
        2.2.12 凝胶阻滞实验(EMSA)
        2.2.13 染色质免疫共沉淀实验(ChIP)
        2.2.14 半体内Cell-Free降解实验
    2.3 实验所用引物
第三章 实验结果及分析
    引言
    3.1 lks3突变体具有低钾敏感表型
        3.1.1 lks3突变体的获得及鉴定
        3.1.2 lks3突变体K⁺含量的测定
    3.2 LKS3编码转录因子蛋白MYB59
        3.2.1 基因At1g70390其它T-DNA插入突变体的鉴定与表型
        3.2.2 基因At1g70390回补lks3材料的鉴定与表型
        3.2.3 TAIL-PCR寻找引起lks3低钾敏感表型的目的基因
        3.2.4 图位克隆寻找引起lks3低钾敏感表型的目的基因
    3.3 MYB59参与拟南芥K⁺和NO3
-从根向冠的转运
        3.3.1 myb59突变体及回补材料表型观察
        3.3.2 myb59突变体及回补材料K⁺含量及NO3
-含量测定
        3.3.3 myb59突变体及回补材料木质部伤流液中K⁺含量及NO3
-含量测定
        3.3.4 myb59各转录本回补材料表型观察
        3.3.5 MYB59特异地参与钾营养胁迫的调控过程
    3.4 MYB59作为转录因子正向调控NRT1.5基因的表达
        3.4.1 MYB59具有转录激活活性
        3.4.2 myb59突变体及回补材料中NRT1.5基因的表达检测
        3.4.3 MYB59和NRT1.5的表达部位部分重叠
        3.4.4 观察pNRT1.5:GUS转基因材料组织染色的强弱
        3.4.5 观察pNRT1.5:NRT1.5-GFP转基因材料GFP荧光的强弱
    3.5 MYB59.3与NRT1.5的启动子直接结合
        3.5.1 ChIP-qPCR实验验证MYB59.3在体内直接结合NRT1.5的启动子
        3.5.2 EMSA实验验证MYB59.3在体外直接结合NRT1.5的启动子
    3.6 NRT1.5是MYB59的遗传上位基因
        3.6.1 myb59和nrt1.5突变体对低钾的敏感程度较为一致
        3.6.2 MYB59和NRT1.5在低钾响应过程中处于同一通路
        3.6.3 MYB59和NRT1.5的遗传关系研究
    3.7 MYB59和NRT1.5对低钾的响应
        3.7.1 MYB59总RNA和NRT1.5对低钾的响应
        3.7.2 MYB59各转录本对低钾的响应
        3.7.3 MYB59.3蛋白对低钾的响应
第四章 讨论
    4.1 MYB59和NRT1.5在K⁺/NO3
-的转运过程中起着重要作用
    4.2 MYB59存在可变剪切
    4.3 MYB59存在转录后修饰
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简历



本文编号：3870210