水稻PIN家族基因表达模式研究

论文摘要

植物生长素调控细胞的分裂与分化,同时在植物向性生长与维持植物的顶端优势中发挥重要作用。生长素极性运输是通过载体蛋白在质膜和内涵体的定位来调控的。植物生长素输出载体（efflux carrier）PIN-FORMED基因组织表达是证明植物生长发育所需生长素浓度梯度的最好工具。本文通过RT-PCR与转基因方法研究水稻PIN（OsPIN）家族基因的表达模式,及其受激素与养分环境的影响。得到以下结果:1.OsPIN家族目前共发现9个成员,OsPIN家族蛋白结构包含两个疏水区和中间一个亲水区,且每个疏水区有五次跨膜折叠,两个跨膜区具有高度保守性,在第二个疏水区有一NPXXY的保守结构,此结构对内吞作用中的膜蛋白与受体蛋白的互作非常重要。2.OsPIN家族基因的表达存在一定的特异性。在茎、叶与颖壳中OsPINs基因主要集中在维管组织表达。在根中,OsPIN1b主要在根冠与中柱中表达,OsPIN4与OsPIN9主要在侧根原基与中柱中表达,其余基因主要在根分生区表达。同时OsPIN1b、OsPIN4与OsPIN9在不定根原基也有表达。3.OsPIN家族基因在根中的表达受到一定浓度的生长素与乙烯的诱导。4.氮、磷等营养对OsPIN家族基因的表达没有普遍的影响,但在缺氮再施加铵态氮短期处理后OsPIN5b的表达明显受到诱导,而缺磷抑制OsPIN4的表达。且此结果不受pH值影响。依据该结果推断铵态氮与磷饥饿信号可能参与生长素信号调控途径。

论文目录

• 致谢
• 缩略语表
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 生长素极性运输
• 1.1 生长素极性运输的生理特点
• 1.2 生长素极性运输机理
• 2 介导生长素极性运输的载体蛋白
• 2.1 输入载体
• 2.2 输出载体
• 2.2.1 PIN蛋白的进化关系与序列分析
• 2.2.2 PIN蛋白的功能与亚细胞定位
• 3 PIN蛋白活性的调控
• 3.1 PIN基因表达的调控
• 3.2 囊泡运输及极性定位的调控
• 3.3 PIN活性的调控─生长素运输抑制剂
• 3.4 可逆蛋白磷酸化的调控
• 3.5 PIN蛋白的降解
• 4 展望
• 第二章 研究结果
• 1 OsPIN家族基因结构和蛋白序列分析、进化树分析
• 1.1 方法
• 1.1.1 水稻中PIN家族基因序列的获得
• 1.1.2 基因结构及跨膜域分析
• 1.1.3 水稻PIN家族联配与进化树分析
• 1.2 结果与分析
• 1.2.1 基因结构及跨膜域分析
• 1.2.2 水稻PIN家族蛋白联配与进化树分析
• 2 OsPIN家族基因表达模式研究
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 半定量RT-PCR
• 2.2.1.1 RNA的提取方法
• 2.2.1.2 逆转录
• 2.2.1.3 聚合酶链式反应（PCR）扩增
• 2.2.2 植物表达载体构建
• 2.2.3 制备电转化农杆菌感受态菌体
• 2.2.4 电转化（Electroporator 2510，EPPENDORF）
• 2.2.S PCR检测阳性克隆
• 2.2.6 水稻转基因
• 2.2.7 水稻转基因植株GUS染色分析与观察
• 2.2.8 石蜡切片分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 RT-PCR分析OsPIN家族成员表达模式
• 2.3.2 水稻转基因苗的GUS染色及切片分析结果
• 2.3.2.1 根的表达模式
• 2.3.2.2 茎、叶与花的表达模式
• 2.3.2.3 根茎结合部的表达模式
• 3 生长素与其他激素对OsPIN家族成员表达的影响
• 3.1 方法
• 3.1.1 水稻材料的准备
• 3.1.2 半定量RT-PCR
• 3.1.3 实时定量RT-PCR分析（SYBR Green1）
• 3.1.4 GUS染色观察
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 Q-RT分析植物激素对OsPINs基因表达的影响
• 3.2.2 OsPINs基因对细胞分裂素与乙烯的响应
• 3.2.3 OsPINs基因对氮、磷等营养的响应
• 第三章 结论和展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献