乙烯和赤霉素調(diào)控植物耐逆性的分子基礎(chǔ).pdf

1、分類號：盟密級：公開 學(xué)號：—2 0 1 3 1 0 —5 0 0 0 1乙烯和赤霉素調(diào)控植物耐逆性的分子基礎(chǔ)M o l e c u l a r M e c h a n i s m o f E t h y l e n ea n d G i b b e r e l i ni nR e g u l a t i n gS t r e s sT o l e r a n c e學(xué)位申請人：于延文學(xué)科專業(yè)：植物學(xué)學(xué)位類別：理學(xué)博士授予單位：河北農(nóng)業(yè)

2、大學(xué)答辯日期：二。一六年五月三十日摘要干旱、高鹽、低溫等非生物脅迫是限制植物生長發(fā)育的重要外界因素，因此，植物耐逆性機(jī)制的研究對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，植物激素乙烯和赤霉素在調(diào)控植物生長發(fā)育的同時，還廣泛參與了植物對非生物脅迫的響應(yīng)。為了進(jìn)一步研究乙烯和赤霉素調(diào)控植物耐逆性的分子機(jī)制，本文以雙子葉植物擬南芥和單子葉植物水稻為研究材料，鑒定并分析了參與其中的調(diào)控基因C O P J 、H Y 5 、O s E R F l

3、0 9和R G A l 。本研究通過分析這些基因在乙烯和赤霉素調(diào)控干旱和鹽脅迫反應(yīng)中的功能，加深了對植物激素參與逆境脅迫的理解，同時也對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中耐旱、耐鹽品種的培育及嚴(yán)重干旱和鹽害地區(qū)土地的開發(fā)與利用具有重要意義。本研究主要結(jié)果如下：1 ．乙烯通過C O P l 一H Y 5 調(diào)控?cái)M南芥萌發(fā)階段的耐鹽性。前期在擬南芥中的研究結(jié)果表明，H Y 5 參與了乙烯提高的擬南芥萌發(fā)時期耐鹽性，而且，乙烯通過增加C O P l在細(xì)胞核中的積累，促

4、進(jìn)了H Y 5 蛋白的降解和下胚軸的伸長。本研究發(fā)現(xiàn)，C O P l在乙烯調(diào)控萌發(fā)時期的耐鹽性中同樣發(fā)揮重要作用。細(xì)胞學(xué)觀察和生化實(shí)驗(yàn)證明，在N a C l 處理?xiàng)l件下，C O P l 的定位由細(xì)胞核變?yōu)榧?xì)胞質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致H Y 5 蛋白的積累和A B l 5 基因的上調(diào)；乙烯前體A C C 可以恢復(fù)鹽脅迫下C O P l 的定位以及H Y 5 蛋白和A B l 5 基因的表達(dá)水平，并促進(jìn)鹽脅迫下擬南芥種子的萌發(fā)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，C

5、O P l ．H Y 5 在E I N 3 的下游參與這一過程的調(diào)控。因此，本研究證明乙烯通過調(diào)控鹽脅迫下C O P l 的核質(zhì)定位，促進(jìn)H Y 5 蛋白降解和A B l 5 基因表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而增強(qiáng)擬南芥在萌發(fā)時期的耐鹽性。2 ．0 s E R F l 0 9 負(fù)調(diào)控乙烯的生物合成和水稻的耐旱性。乙烯的合成在水稻應(yīng)答干旱脅迫的反應(yīng)中具有重要作用，本研究對早期發(fā)現(xiàn)的1 個干旱調(diào)控基因O s E R F l 0 9的在乙烯合成中的功能進(jìn)行了

6、分析。亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)證明O s E R F l 0 9 定位于細(xì)胞核；并且，瞬時轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)表明，O s E R F l 0 9 可以結(jié)合G C C 和D R E 元件并激活報(bào)告基因的表達(dá)，因此，O s E R F l 0 9 具有轉(zhuǎn)錄因子的基本特性，即細(xì)胞核定位和轉(zhuǎn)錄激活活性。本研究通過測定O s E R F l 0 9 轉(zhuǎn)基因水稻植株中的乙烯含量和相關(guān)基因表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)O s E R F l 0 9 通過轉(zhuǎn)錄激活O s E R F 3

7、，抑制乙烯合成基因A C S 6 和A C 0 2 的表達(dá)，導(dǎo)致乙烯合成量降低。因此，O s E R F l 0 9 通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控乙烯的生物合成基因影響水稻中乙烯的生合成及其耐旱性。3 ．R G A l 通過影響鈉離子的區(qū)隔化和赤霉素的代謝調(diào)控水稻的耐鹽性。實(shí)驗(yàn)室對前期E M S 誘導(dǎo)獲得的水稻突變體庫進(jìn)行了1 5 0 m M 的N a C l 處理，從中篩選獲得了1 個矮化耐鹽的突變體s d 5 8 。圖位克隆及等位性分析證明，s d