OsYSL15与OsYSL16基因在水稻微量元素营养分配过程中的功能研究
发布时间：2022-01-21 13:00
铁、锌、铜、锰等必需微量元素在植物体内发挥重要作用,广泛地参与光合作用、呼吸作用、氮同化、激素和蛋白质的生物合成、活性氧的产生和清除、病原体的防御等生理过程。如果缺乏上述营养物质,植株将无法正常生长,作物产量和品质也会受到严重影响。为满足微量元素的营养需求,植物体内存在一套复杂而精密的转运调控机制,多种膜转运蛋白参与其中。黄斑类转运体（yellow stripe like transporter,YSL）家族就是其中一类重要的膜转运蛋白家族,其家族成员广泛地参与铁、铜、锰等多种微量元素的转运过程。然而,水稻体内许多微量元素营养分配机制尚不明确。已有研究表明,OsYSL15和OsYSL16分别参与三价铁-麦根酸螯合物的吸收和铜由老叶向新叶、箭叶向小穗的转运过程。这两个基因除了在发挥上述功能的组织中表达外,还分别在根中柱区域和花器官中存在较高水平的表达。因此,本论文以OsYSL15和OsYSL16为研究对象,以期阐明铁向地上运输和铜在花器官中的分配机制,具体结果如下。生物信息学分析表明,OsYSL家族共有18个家族成员,分布在4个亚家族中。该家族成员主要分布在第1、2、4、5、8号染色体上...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１水稻铁吸收示意图，引自（Ｂａｓｈｉｒｅｒａ／．，?２０１３ａ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｆｅ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ｒｉｃｅ?（ｃｉｔｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｂａｓｈｉｒ?ｅｔ?ａｌ？?２０１３ａ）??
分泌增加，对于缺铁环境的适应性也得到了相应增强（Ｏｇｏｅ／ａ／．，?２００７；?Ｏｇｏｅｆ?ｃｒ／．，??２０１１）。而在Ｏｓ／及０３过表达植株中缺铁响应基因ａｓ／及０２，?ＯｓｉＶＡＳ２，?０＃见７５，??Ｏｓ７ｉ？７７?和?ａｓＡ７Ｌ４ＭＰ７?的表达量均显著下调（Ｚｈｅｎｇ?Ｗａ／．，?２０１０）。过表达??植株伤流液和地上部铁含量下降，根中铁含量上升，减少了铁向地上的转运（Ｗａｎｇ以??？／．，?２０１３）。除此以外，ＯＷ／Ｏｉ？Ｚ７被报道参与到水稻铁调控过程中，该基因突变后缺铁??响基因的表达量下降，植株对缺铁更加敏感（Ｋｏｂａｙａｓｈｉｅ／ａ／．，?２０１３）。近年来，??（ＰｏｓｉｔｉｖｅＲｅｇｕｌａｔｏｒｏｆｌｒｏｎｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓｌ）被报道参与铁稳态的正向调控过程，该基因??能够与Ｑｓ／ｚ／ｆｚ／相互作用，并可被后者泛素化修饰，且能够与仏／／？〇２和的??启动子区域结合。基因突变后植株缺铁响应基因下调表达，植株对缺铁条件??更加敏感（Ｚｈａｎｇ?ｅ／ｏ／．，?２０１７）。??
常生长。上述四个基因的表达量均受高铜条件抑制，而受缺铜诱导表??达不明显。ＯｓＣＯＰｒ家族成员组织表达情况不尽相同，ＱｓＣＯＰ７７，〇ＳＣＯＰｒ５，?０５Ｃ０Ｐ７７??在根和叶中表达较大，〇ｓｃ〇ｐｒ２，ａｙａ９ｐｒ３在叶和花序中表达较大，ｃ＾ｃ〇Ｐ７ｖ在根??中表达较大，而ａｓｃ〇ｐｒ＜ｊ在叶中表达较大。上述基因表达模式的不同，表明它们在??铜稳态过程中可能发挥不同功能。??ｊ?｜｜?Ｗ｜｜?ｉ??Ｖ?Ｐ?Ｖ?＇??ＣｖｔｏｐＵｓｍ?Ｊ?Ｃｙｔｏｐｌａｓｍ??⑷?＜ｂ）??图１４．?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ家族蛋白保守结构域。引自（Ｐｕｉｇ，２０１４）??（ａ）?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ保守结构域示意图。蓝框代表该家族成员中三个跨膜结构域。绿框代表细胞外甲硫氨酸／组氨酸富??集区域，红框代表细胞质中半觥氨酸／组氨酸基本序列。（ｂ）细胞膜上ＣＴＲ／ＣＯＰＴ三聚体结构示意图。该示意图标??注出蛋氨酸在铜转运过程中的作用。为方便表示，图中并未标注第三跨膜结构域。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?Ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ?ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ?ｆａｍｉｌｙ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ．??（ａ）?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ａｎｄ?ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ?ｄｏｍａｉｎｓ?ａｎｄ?ｍｏｔｉｆｓ．?Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ?ＴＭＤｓ?ａｒｅ?ｓｈｏｗｎ?ｉｎ?ｂｌｕｅ．?Ｇｒｅｅｎ?ｂｏｘｅｓ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ??ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ／ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｒｉｃｈ?ｍｏｔｉｆｓ?ａｎｄ?ｒｅｄ?ｂｏｘｅｓ?ｉｎｄｉｃａｔｅ?ｃｖｔｏｐｌａｓｍｉｃ?ｃｙｓｔｅｉｎｅ／ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ?ｍｏｔｉｆｓ，?（ｂ）??Ｒｅｐｒｅｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻产量和品质的研究进展[J]. 王彤,阙补超,夏明,郑英杰,于亚辉,王莹,李林蔚,陈广红,王绍林. 北方水稻. 2017(02)
[2]Overexpression of OsSPL9 enhances accumulation of Cu in rice grain and improves its digestibility and metabolism[J]. Mingfeng Tang,Chuanshe Zhou,Lu Meng,Donghai Mao,Can Peng,Yuxing Zhu,Daoyou Huang,Zhiliang Tan,Caiyan Chen,Chengbing Liu,Dechun Zhang. Journal of Genetics and Genomics. 2016(11)
[3]作物铁生物强化[J]. 李林,寿惠霞. 生命科学. 2015(08)
[4]花粉壁发育研究进展[J]. 朱骏,杨仲南. 自然杂志. 2013(02)
[5]生物信息学研究现状及发展趋势[J]. 赵屹,谷瑞升,杜生明. 医学信息学杂志. 2012(05)
[6]高等植物中铁的代谢机制[J]. 刘士平,郑录庆,田伟,薛艳红,寿惠霞. 植物生理学报. 2011(10)
[7]植物铁蛋白在人类铁营养中的作用[J]. 蔡秋艺,郭长虹,毛文艳,马军,郭东林. 中国农学通报. 2007(02)
[8]水稻小穗轴维管系统网络结构探讨[J]. 金银根,葛才林,王余龙,王忠. 西北植物学报. 1999(02)
[9]水稻小穗的结构及其功能[J]. 金银根,周桂香,王增春,王忠. 植物学通报. 1996(04)
[10]水稻灌浆过程中小穗轴结构的变化[J]. 王忠,顾蕴洁,李卫芳,朱云,高煜珠. 江苏农学院学报. 1995(02)
本文编号：3600309
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１水稻铁吸收示意图，引自（Ｂａｓｈｉｒｅｒａ／．，?２０１３ａ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｆｅ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ｒｉｃｅ?（ｃｉｔｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｂａｓｈｉｒ?ｅｔ?ａｌ？?２０１３ａ）??
分泌增加，对于缺铁环境的适应性也得到了相应增强（Ｏｇｏｅ／ａ／．，?２００７；?Ｏｇｏｅｆ?ｃｒ／．，??２０１１）。而在Ｏｓ／及０３过表达植株中缺铁响应基因ａｓ／及０２，?ＯｓｉＶＡＳ２，?０＃见７５，??Ｏｓ７ｉ？７７?和?ａｓＡ７Ｌ４ＭＰ７?的表达量均显著下调（Ｚｈｅｎｇ?Ｗａ／．，?２０１０）。过表达??植株伤流液和地上部铁含量下降，根中铁含量上升，减少了铁向地上的转运（Ｗａｎｇ以??？／．，?２０１３）。除此以外，ＯＷ／Ｏｉ？Ｚ７被报道参与到水稻铁调控过程中，该基因突变后缺铁??响基因的表达量下降，植株对缺铁更加敏感（Ｋｏｂａｙａｓｈｉｅ／ａ／．，?２０１３）。近年来，??（ＰｏｓｉｔｉｖｅＲｅｇｕｌａｔｏｒｏｆｌｒｏｎｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓｌ）被报道参与铁稳态的正向调控过程，该基因??能够与Ｑｓ／ｚ／ｆｚ／相互作用，并可被后者泛素化修饰，且能够与仏／／？〇２和的??启动子区域结合。基因突变后植株缺铁响应基因下调表达，植株对缺铁条件??更加敏感（Ｚｈａｎｇ?ｅ／ｏ／．，?２０１７）。??
常生长。上述四个基因的表达量均受高铜条件抑制，而受缺铜诱导表??达不明显。ＯｓＣＯＰｒ家族成员组织表达情况不尽相同，ＱｓＣＯＰ７７，〇ＳＣＯＰｒ５，?０５Ｃ０Ｐ７７??在根和叶中表达较大，〇ｓｃ〇ｐｒ２，ａｙａ９ｐｒ３在叶和花序中表达较大，ｃ＾ｃ〇Ｐ７ｖ在根??中表达较大，而ａｓｃ〇ｐｒ＜ｊ在叶中表达较大。上述基因表达模式的不同，表明它们在??铜稳态过程中可能发挥不同功能。??ｊ?｜｜?Ｗ｜｜?ｉ??Ｖ?Ｐ?Ｖ?＇??ＣｖｔｏｐＵｓｍ?Ｊ?Ｃｙｔｏｐｌａｓｍ??⑷?＜ｂ）??图１４．?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ家族蛋白保守结构域。引自（Ｐｕｉｇ，２０１４）??（ａ）?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ保守结构域示意图。蓝框代表该家族成员中三个跨膜结构域。绿框代表细胞外甲硫氨酸／组氨酸富??集区域，红框代表细胞质中半觥氨酸／组氨酸基本序列。（ｂ）细胞膜上ＣＴＲ／ＣＯＰＴ三聚体结构示意图。该示意图标??注出蛋氨酸在铜转运过程中的作用。为方便表示，图中并未标注第三跨膜结构域。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?Ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ?ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ?ｆａｍｉｌｙ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ．??（ａ）?ＣＴＲ／ＣＯＰＴ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ａｎｄ?ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ?ｄｏｍａｉｎｓ?ａｎｄ?ｍｏｔｉｆｓ．?Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ?ＴＭＤｓ?ａｒｅ?ｓｈｏｗｎ?ｉｎ?ｂｌｕｅ．?Ｇｒｅｅｎ?ｂｏｘｅｓ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ??ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ／ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｒｉｃｈ?ｍｏｔｉｆｓ?ａｎｄ?ｒｅｄ?ｂｏｘｅｓ?ｉｎｄｉｃａｔｅ?ｃｖｔｏｐｌａｓｍｉｃ?ｃｙｓｔｅｉｎｅ／ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ?ｍｏｔｉｆｓ，?（ｂ）??Ｒｅｐｒｅｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻产量和品质的研究进展[J]. 王彤,阙补超,夏明,郑英杰,于亚辉,王莹,李林蔚,陈广红,王绍林. 北方水稻. 2017(02)
[2]Overexpression of OsSPL9 enhances accumulation of Cu in rice grain and improves its digestibility and metabolism[J]. Mingfeng Tang,Chuanshe Zhou,Lu Meng,Donghai Mao,Can Peng,Yuxing Zhu,Daoyou Huang,Zhiliang Tan,Caiyan Chen,Chengbing Liu,Dechun Zhang. Journal of Genetics and Genomics. 2016(11)
[3]作物铁生物强化[J]. 李林,寿惠霞. 生命科学. 2015(08)
[4]花粉壁发育研究进展[J]. 朱骏,杨仲南. 自然杂志. 2013(02)
[5]生物信息学研究现状及发展趋势[J]. 赵屹,谷瑞升,杜生明. 医学信息学杂志. 2012(05)
[6]高等植物中铁的代谢机制[J]. 刘士平,郑录庆,田伟,薛艳红,寿惠霞. 植物生理学报. 2011(10)
[7]植物铁蛋白在人类铁营养中的作用[J]. 蔡秋艺,郭长虹,毛文艳,马军,郭东林. 中国农学通报. 2007(02)
[8]水稻小穗轴维管系统网络结构探讨[J]. 金银根,葛才林,王余龙,王忠. 西北植物学报. 1999(02)
[9]水稻小穗的结构及其功能[J]. 金银根,周桂香,王增春,王忠. 植物学通报. 1996(04)
[10]水稻灌浆过程中小穗轴结构的变化[J]. 王忠,顾蕴洁,李卫芳,朱云,高煜珠. 江苏农学院学报. 1995(02)
本文编号：3600309
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