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拟南芥类受体激酶LRR-RLKs基因家族超表达植株筛选以及TRR1和TRR2的功能研究

作　者: 薛莉
导　师: 黎家
学　校: 兰州大学
专　业: 植物学
关键词: 类受体激酶超表达花药发育绒毡层小孢子母细胞
分类号: Q946.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

植物类受体激酶(RLKs, receptor-like kinases)是一类重要的蛋白激酶,参与植物生长发育调控的许多过程。在模式植物拟南芥中,有600多个RLKs.其中富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR-RLKs)家族有223个成员,是最大的一个亚家族。它们定位于细胞膜上,有三个结构域：一个胞外结构域、一个胞内结构域以及一个单次跨膜结构域。到目前为止,只有其中少数基因的功能被阐释,如BRI1、BAK1、FLS2、EFR、SERKs、EMS1等。为了揭示其余LRR-RLKs的功能,本实验室在前期的研究工作中构建了180多个LRR-RLKs的超表达载体,并转入野生型拟南芥中,本研究在此基础上对这些超表达转基因植株进行鉴定,成功获得了102个LRR-RLKs的稳定表达转基因植株,并对它们的表型进行了观察研究。在鉴定LRR-RLKs的转基因植株过程中,发现其中两个同源基因TRR1(Tapetum Related RLK1)和TRR2的超表达植株与野生型相比,叶片更狭长、更短。对T-DNA插入缺失双突变体trr1trr2的研究发现,trr1trr2的绒毡层细胞膨大,但一部分小孢子母细胞可以正常发育形成可育的花粉粒,植株产生正常种子；更严重的表型是小孢子母细胞不能正常发育形成小孢子,花药塌陷造成植株的败育。这两种表型经常出现在同一个花药上,一侧药室的小孢子母细胞不能形成正常花粉,而另一侧药室的绒毡层细胞膨大。进一步研究发现,双突变体的小孢子母细胞不正常增殖、绒毡层开始变大,分别发生在花药发育的第6期和第9期。RT-PCR结果显示,与野生型相比,在trrl trr2中,绒毡层早期、中期和后期发育相关的基因SPL、DYT1和MS2的表达量分别被上调。酵母双杂交结果表明,TRRl和TRR2可能参与了SERKs等受体激酶所调控的花药发育信号途径。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第一部分前言  9-22
  1.1 LRR-RLKs家族研究进展  9-14
    1.1.1 RLKs参与植物激素信号转导  9-11
    1.1.2 RLKs调控植物生殖发育和形态建成  11-12
    1.1.3 RLKs调节植物对外界环境的应答  12-14
    1.1.4 RLKs调控植物细胞凋亡  14
  1.2 拟南芥花药发育的研究现状  14-22
    1.2.1 拟南芥的花药发育  14-18
    1.2.2 拟南芥花药发育研究现状  18-20
    1.2.3 拟南芥花药发育的基因调控  20-22
第二部分拟南芥LRR-RLKs基因超表达材料的筛选及鉴定  22-32
  2.1 引言  22-23
  2.2 材料和方法  23-26
    2.2.1 整体思路  23
    2.2.2 植物材料  23
    2.2.3 实验仪器  23-24
    2.2.4 药品试剂  24
    2.2.5 材料培养和筛选  24-25
    2.2.6 蛋白质提取  25
    2.2.7 Western blot分析  25-26
  2.3 结果和讨论  26-32
    2.3.1 T0代转基因拟南芥  26-27
    2.3.2 T1代转基因拟南芥  27-30
    2.3.3 T4代转基因拟南芥  30
    2.3.4 LRR-RLKs超表达材料的表型观察  30-32
第三部分 TRR1(Tapetum Related RLk1)和TRR2在拟南芥花药发育中的重要作用  32-62
  3.1 引言  32-33
  3.2 材料和方法  33-42
    3.2.1 整体思路  33
    3.2.2 植物材料  33-34
    3.2.3 实验仪器  34
    3.2.4 菌株和质粒  34
    3.2.5 药品试剂  34-35
    3.2.6 CTAB法提取拟南芥基因组DNA  35
    3.2.7 T-DNA插入突变体材料的基因型鉴定  35-36
    3.2.8 拟南芥杂交  36-37
    3.2.9 Gateway克隆  37-38
    3.2.10 启动子克隆  38-40
    3.2.11 农杆菌浸染  40
    3.2.12 GUS染色观察  40
    3.2.13 石蜡切片制作  40-41
    3.2.14 亚历山大染色观察  41
    3.2.15 扫描电子显微镜观察  41-42
  3.3 结果  42-58
    3.3.1 trr1和trr2的T-DNA插入位点  42
    3.3.2 trr1 trr2突变体花药的形态观察  42-45
    3.3.3 trr1 trr2突变体成熟花药左右不对称  45
    3.3.4 trr1 trr2突变体绒毡层膨大,小孢子母细胞不正常分裂  45-50
    3.3.5 TRR1和TRR2的表达模式  50-52
    3.3.6 扫描电子显微镜观察野生型与trr1 trr2突变体的花药形态  52-54
    3.3.7 恢复实验证明trr1 trr2的花药缺陷由TRR1和TRR2的缺失所造成  54-56
    3.3.8 绒毡层相关基因的表达变化  56-58
    3.3.9 TRR1和TRR2与SERK1/SERK2有相互作用  58
  3.4 讨论  58-61
  3.5 结论  61-62
附录  62-63
参考文献  63-69
个人简历  69-70
致谢  70

拟南芥类受体激酶LRR-RLKs基因家族超表达植株筛选以及TRR1和TRR2的功能研究

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