学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微管和蛋白磷酸酶AtPP2CA在调节拟南芥气孔运动中的作用

作　者: 蒋燕
导　师: 章文华
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物学
关键词: 微管气孔光照黑暗 taxol oryzalin ABA PP2CA
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

保卫细胞能感知多种环境刺激,通过改变气孔孔径来调节气体和水分进出植物。植物激素ABA调控着植物生长、发育及其对逆境的响应。蛋白磷酸酶2C的A类酶,包括HAB1、ABI1、ABI2、PP2CA等蛋白,被认为是ABA的负调控因子,影响了种子萌发和营养生长。然而,微管在气孔运动中的作用还存在争议,而且PP2CA在ABA介导的气孔运动中与微管的相互关系也研究甚少。本文以拟南芥野生型(WT,生态型Columbia)、T-DNA插入法获得的AtPP2CA敲除突变体(pp2ca)、含绿色荧光蛋白(GFP)标记微管结合蛋白的转基因植株(GFP::TUA6),及转GFP::TUA6的pp2ca突变体为实验材料,选用6天左右的拟南芥子叶,运用药理学、生理学和细胞生物学等方法系统地研究了拟南芥中微管、AtPP2CA、气孔运动三者的相互关系。研究结果表明微管状态与气孔运动密切相关,部分地参与了光诱导的气孔开放过程。一方面,光照诱导微管不断聚合、增多,促使气孔开放。外源加入微管稳定剂taxol后,通过抑制微管解聚、稳定微管并使其排列更有序,促进了光照诱导的气孔开放、抑制了黑暗或ABA诱导的气孔关闭。taxol的效应均具有浓度依赖性,当其浓度达到20μM时,气孔孔径与对照相比具有显著差异。另一方面,在光诱导的气孔开放中,完整的微管结构不是必需的。因为光照下,微管解聚剂oryzalin使微管完全解聚,但气孔仍然保持开放状态。微管参与了黑暗或ABA诱导的气孔关闭。气孔的关闭需要微管解聚,可是微管的解聚不一定引起气孔关闭。ABA或黑暗处理均促使大部分微管解聚成小碎片,呈现随机分布和松散排列状态,最终导致气孔关闭,但气孔关闭程度与微管解聚程度并不相关。当在ABA或黑暗处理中同时加入oryzalin时,发现微管由部分解聚变为全部解聚,但气孔关闭程度仍与ABA单独处理或黑暗处理相似,并没有促进气孔的进一步关闭。ABA与taxol共同或相继处理时,因taxol促使保卫细胞微管重新有序排列,气孔不能关闭。可见,外源ABA或黑暗处理必然诱导保卫细胞微管的解聚；但是,微管的解聚不直接导致或促进气孔关闭。总而言之,微管解聚是气孔关闭的必要条件。杂交并筛选出转GFP::TUA6的pp2ca突变体的纯合体。qRT-PCR结果表明,GFP蛋白的超表达不会影响AtPP2CA的转录。ABA处理拟南芥幼苗实验发现,GFP蛋白的超表达也不会对PP2CA的特性造成影响,可用于研究拟南芥气孔运动中PP2CA与微管的关系。在ABA处理下,突变体pp2ca的气孔关闭程度大于WT,表明PP2CA负调控ABA介导的气孔运动。利用微管专一性药物(taxol和oryzalin)与ABA单独或共同处理WT、pp2ca、pldal来研究拟南芥中PP2CA在气孔运动中与微管的关系。对照组中,pp2ca的气孔状态与微管结构与WT、pldal相类似,说明正常状态下,pp2ca在气孔运动及微管状态方面并没有特殊表型。当ABA单独处理时,pldal的气孔开度不变,其保卫细胞微管也排列整齐有序；而pp2ca的气孔较WT更敏感,即气孔关闭程度较WT大。但两者的微管均大部分解聚,并无显著差异。oryzalin单独处理促使三者的微管完全解聚,但气孔均不关闭。taxol单独处理后,通过抑制微管解聚和稳定微管,促进了三者的气孔开放。oryzalin与ABA共同处理时,pldαl的微管解聚、气孔关闭；pp2ca和WT的微管状态相同,均完全解聚,但气孔开度与ABA单独处理基本一致,并没有因微管解聚的加剧而减小。taxol缓解ABA诱导的气孔关闭时,WT的气孔开度恢复到接近对照水平,与对照无显著差异；但taxol对pp2ca的作用没有对WT的明显,尽管气孔开度有所恢复,但仍与对照成显著差异。上述实验结果说明PLDαl和PP2CA都是ABA信号通路的重要调节蛋白,但是PP2CA负调控ABA的作用可能并不是通过调控细胞骨架——微管的形态实现的。由此可知,虽然不能编码PP2CA蛋白,但pp2ca与WT在各种处理下,无论气孔运动有无差异,其微管状态都一致,说明在拟南芥中PP2CA并不像PLDα1一样参与微管控制的气孔运动,相反,它可能是与微管并列地、各自独立地调控着气孔运动,它们间无直接作用。

全文目录

摘要 6-8ABSTRACT 8-11符号及缩略语表 11-12第一章文献综述 12-24 第一节植物激素ABA 12-16 1 ABA的合成 12 2 ABA受体 12-13 2.1 ABAR/CHLH 12-13 2.2 GTGs 13 2.3 PYR/PYL/RCARs 13 3 ABA在植物生长发育中的作用和对逆境的响应 13-14 4 ABA调控气孔运动 14-16 4.1 PLDs和PA 14-15 4.2 PP2Cs 15-16 第二节植物微管及其功能的研究进展 16-19 1 微管结构及其动力学特征 16 2 微管在植物生长发育中的作用和对各种刺激的响应 16-19 2.1 微管与有丝分裂 17 2.2 微管通过PLDs、PA介导植物种子萌发、幼苗生长和花粉管萌发 17 2.3 微管对各种刺激的响应 17 2.4 微管与气孔运动 17-19 第三节蛋白磷酸酶的PP2Cs家族 19-24 1 PP2Cs家族成员及结构 19 2 PP2Cs活性的调节 19-20 3 PP2Cs在真核生物中的功能 20-24 3.1 ABI1和ABI2 20-21 3.2 HAB1和HAB2 21 3.3 PP2CA 21-24第二章微管在调节拟南芥气孔运动中的作用 24-38 引言 24-25 1 材料与方法 25-27 1.1 实验材料 25 1.2 材料的培养 25 1.3 气孔孔径的测定及微管的观察 25-26 1.4 数据处理与图表绘制 26-27 2 结果与分析 27-34 2.1 整齐排列的微管使气孔开放 27 2.2 高度稳定的微管促进光诱导的气孔开放 27-29 2.3 高度稳定的微管抑制黑暗诱导的气孔关闭 29-31 2.4 高度稳定的微管抑制ABA诱导的气孔关闭 31-32 2.5 微管解聚是气孔关闭的必要条件 32-34 3 讨论 34-38第三章蛋白磷酸酶PP2CA与气孔运动、微管形态的关系 38-50 引言 38-39 1 材料与方法 39-43 1.1 拟南芥材料培养 39 1.2 MS培养基的配置和无菌苗的培养 39 1.3 杂交及杂交后代的筛选与鉴定 39-40 1.4 AtPP2CA基因的组织表达 40-42 1.5 ABA对幼苗生长发育的影响 42 1.6 气孔孔径的测定及微管的观察 42 1.7 数据处理与图表绘制 42-43 2 结果与分析 43-48 2.1 转GFP::TUA6的pp2ca突变体筛选与鉴定 43 2.2 转GFP::TUA6的pp2ca突变体表型鉴定 43-45 2.3 PP2CA负调控ABA诱导的气孔关闭 45 2.4 PP2CA与微管各自独立参与ABA诱导的气孔关闭 45-48 3 讨论 48-50全文总结 50-52创新之处 52-54参考文献 54-62致谢 62

微管和蛋白磷酸酶AtPP2CA在调节拟南芥气孔运动中的作用

内容摘要

全文目录

相似论文