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拟南芥GEF家族在各组织中的表达及其对非生物胁迫的反应研究

作　者: 黄蓉美
导　师: 章文华
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物学
关键词: 组织表达 低温胁迫 盐胁迫 热胁迫 渗透胁迫
分类号: Q945.78
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


鸟嘌呤核苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange factor, GEF)使小G蛋白从GDP结合形式(无活性)向GTP结合形式(有活性)转换,激活小G蛋白；G蛋白被激活后,再激活下游的信号分子。RopGEF在植物响应逆境中的作用及其机理尚不清楚。本文初步研究了调控ROP蛋白(Rho相关的小G蛋白)的GEFs (RopGEFs)在拟南芥组织中的表达,并且以拟南芥野生型(wT,生态型Columbia)和由T-DNA插入法获得的gefl. gef3、gef4、gef6 gef8、gef10、gef11、gefl2和gef13突变体为实验材料,研究了GEF在非生物胁迫抗性中的作用。提取野生型拟南芥不同生长发育时期各组织RNA,测定GEF家族的表达量。结果显示,14个RopGEF基因在花中表达量都很高。其中GEF1、GEF2、GEF3、GEF6、GEF7和GEF14在花蕾中表达量最高,GEF4、GEF8、GEF9、GEF11、GEF12和GEF13是在完全开放的花中表达量最高。而GEF5和GEF10是在幼苗中表达量最高。对幼嫩和衰老时期的组织进行基因表达量的检测,发现GEF1在幼嫩组织中的表达量要高于衰老组织。GEF8和GEF13在衰老组织中的表达量要高于幼嫩组织。其余的RopGEF基因在幼嫩组织与衰老组织中的表达量差异不大。GEF1、GEF2、GEF13和GEF14在叶中的表达量要高于根。GEF3、GEF4、GEF8和GEF10在根中的表达量要高于叶。其余的RopGEF基因在叶与根中的表达量差异不大。通过对实验材料的培养,用4℃低温处理wT与gef4. gef8、gef10、gefl2、gefl3突变体,观察其表型的变化。结果表明,低温胁迫很明显地抑制了gef8和gef10根的生长和千物质的积累。在用4℃低温处理拟南芥WT幼苗后,用qRT-PCR检测到GEF8、GEF9和GEF10被显著诱导表达。GEF8转录水平增加,在3h时达到最大值,表达量为对照的25倍,而后又迅速表现为下降,到4h时表达量低于对照。GEF9随着低温胁迫时间的增长,一直在被诱导上调,在6h时达到最大值,为对照的25.17倍。GEF10在受到低温胁迫时,短时间内存在一个下降趋势,但总体呈上升趋势,并具有明显的增幅,在6h时达到最大值,为对照的21.42倍。表型上的变化和基因表达量的检测结果都说明了GEF8和GEF10可能在抵抗低温胁迫中起着正调节的作用。在用150mM NaCl盐处理拟南芥WT幼苗后,用qRT-PCR检测到GEF3、GEF4、GEF7、GEF8、GEF9、GEF10、GEF11、GEF12和GEF13被显著诱导表达。又通过对实验材料WT和gef1、gef3、gef4、gef6、gef8、gef10、gef11、gef12突变体的培养,通过发芽率、幼苗盐处理后的死亡率、离子含量、脯氨酸含量和电解质渗透率的测定,来观察上述gef突变体与WT在受到盐胁迫时表型上的差异,结果发现这些gef突变体与WT在表型上并没有显现出多少差异。可能是因为单一的基因缺失并没有在表型上显现出来。在用35℃高温处理拟南芥WT幼苗后,用qRT-PCR检测到GEF2、GEF3、GEF6、GEF7、GEF9、GEF10和GEF11被显著诱导表达。在用300mM甘露醇脱水处理拟南芥WT幼苗后,用qRT-PCR检测到GEF8和GEF13被显著诱导表达。通过对非生物胁迫的研究,表明GEF7、GEF9和GEF10可能参与调节抵抗低温胁迫、盐胁迫和热胁迫的过程；GEF8和GEF13可能参与调节抵抗低温胁迫、盐胁迫和渗透胁迫的过程；GEF3和GEF11可能参与调节抵抗盐胁迫和热胁迫的过程；GEF4和GEF12可能参与调节抵抗低温胁迫和盐胁迫的过程；GEF2和GEF6可能参与调节抵抗热胁迫的过程。而GEF1、GEF5和GEF14可能没有参与调节抵抗这四种非生物胁迫的过程。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10符号及缩略语表  10-11第一章 文献综述  11-23  第一节 小G蛋白的结构及其功能  11-14    1 小G蛋白的结构  11-12    2 小G蛋白的功能  12-14      2.1 在膜泡运输和核运输中的功能  12      2.2 在细胞信号转导中的功能  12-14  第二节 GEFS调节小G蛋白的机制  14-18    1 小G蛋白活性的调控  14-15    2 GEFs调节小G蛋白的机制  15    3 RopGEFs的发现及其分类  15-16    4 RopGEFs调节ROP的机制  16-18  第三节 植物遭受非生物胁迫的调节机制  18-23    1 低温胁迫  18-19      1.1 低温胁迫对植物的影响  18      1.2 植物对低温胁迫的反应  18-19    2 盐胁迫  19-20      2.1 盐胁迫对植物的影响  19      2.2 植物对盐胁迫的反应  19-20    3 热胁迫  20-21      3.1 热胁迫对植物的影响  20      3.2 植物对热胁迫的反应  20-21    4 渗透胁迫  21-23      4.1 渗透胁迫对植物的影响  21      4.2 植物对渗透胁迫的反应  21-23第二章 拟南芥GEF家族在各组织中的表达  23-33  引言  23-24  1 材料与方法  24-27    1.1 实验材料  24    1.2 实验材料的培养  24    1.3 实验材料的提取  24    1.4 提取RNA和反转  24-26    1.5 设计引物及检测基因表达量  26-27    1.6 数据处理与图表绘制  27  2 结果与分析  27-31  3 讨论  31-33第三章 拟南芥GEF家族对非生物胁迫的反应研究  33-55  引言  33-34  1 材料与方法  34-38    1.1 实验材料  34    1.2 实验材料的培养  34    1.3 低温胁迫处理  34    1.4 盐胁迫处理  34-37    1.5 热胁迫处理  37-38    1.6 渗透胁迫处理  38    1.7 数据处理与图表绘制  38  2 结果与分析  38-53    2.1 低温胁迫对GEF家族的影响  38-42    2.2 盐胁迫对GEF家族的影响  42-49    2.3 热胁迫对GEF家族基因表达量的影响  49-51    2.4 渗透胁迫对GEF家族基因表达量的影响  51-53  3 讨论  53-55全文结论  55-57参考文献  57-61致谢  61

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生理学 > 协迫生理学
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