擬南芥耐旱突變體lew2和abo1的篩選、基因克隆及其功能分析.pdf

1、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文擬南芥耐旱突變體lew2和abo1的篩選、基因克隆及其功能分析姓名：陳智忠申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：植物學(xué)指導(dǎo)教師：鞏志忠20050601A b s t r a c tD r o u 【g h ts t r e s s i s o n eo f t h ee n v i r o n m e n t a l f a c t o rt h a t g r e a t l yl i m i t c r o pp r o

2、d u c t i o n a n d p l a n td i s t r i b u t i o ni nt h ew o r l d ．T h es t u d yo f t h e c e l l u l a ra n dm o l e c u l a rr e s p o n s e so f p l a n t st od r o u g h t s t r e s sw i l lh e l pt ob r o a d e

3、 nt h ep o s s i b i l i t i e sf o rg e n e t i c a l l ye n g i n e e r i n gp l a n t s ．B y m e a n s o f a g e n e t i cs c r e e nf o rd i f f e r e n t d r o u g h t r e s p o n s e s ，w ei d e n t i f i e d t w o

4、d r o u g h t - t o l e r a t e d m u t a n t s t h a t s h o w e dd r o u g h tr e s i s t a n tp h e n o t y p eu n d e rw a t e rs t r e s sc o n d i t i o n si nA r a b i d o p s i s ．O n e i s t h eI e w 2 ( 1 e a f

5、 w i t n ' n g ) ，t h eo t h e ri st h ea b o l ( A B Ao v e r l y - s e n s i t i v e ) ．A l t h o u g hw a t e rt r a n s p o s e d i n t h ex y l e mf r o m r o o tt o s h o o ti sp h y s i o l o g i c a l l ys t

6、u d i e d i nh i g h e rp l a n t s i n g r e a t d e t a i l ，l i t t l e i s k n o w no f t h em o l e c u l a ra n dg e n e t i c c o n t r o l m e c h a n i s m s ．R e c e s s i v em u t a t i o n si ns e v e r a ll

7、o c io f A r a b i d o p s i sw e r e p r e v i o u s l ys h o w n t o l e a dt oa c o l l a p s e dx y l e mp h e n o t y p eb u tw a t e r - t r a n s p o r td e f i c i e n c yw a s n o to b s e r v e d ．W e f o u n d

8、 t h a tt h el e a v e so f l e w 2 p l a n t sw i l t e de a s i l yu n d e rh i g ht r a n s p i r a t i o nt h a td i dn o th a v ea n yh a r m f u le f f e c t o nw i l d - t y p ep l a n t s ．M a pb a s e dc l o n i

9、 n gr e v e a l e dt h a tt h el e w 2m u t a n ti san e w a l l e l eo f t h eA t C e s A 8 ／l l U ( 1g e n ew h i c he n c o d e sa s u b u n i to f ac e l l u l o s es y n t h e s i sc o m p l e x ．C r o s s —s e c t

10、i o n so f s t e m s ，r o o t sa n dl e a v e ss h o w e d s e v e r e l yc o l l a p s e dx y l e mw a l l s ．T h e f l o wr a t eo f t h et r a n s p i r a t i o ns t r e a mo fl e w 2i s s l o w e rt h a nt h a to ft

11、h ew i l dt y p e ，w h i c hs u g g e s t st h a tw a t e rt r a n s p o r ti s i m p e d e d ，p r o b a b l yb e c a u s eo f i t s c o l l a p s e dx y l e m ．I nc o n t r a s tt ot h e i rl e a f - w i l t i n g p h e

12、 n o t y p e s ，l e w 2p l a n t sa c c u m u l a t em o r e A B A ，p r o l i n e a n d s o l u b l es u g a r st h a n t h ew i l dt y p e a n d a r e m o r et o l e r a n t t o d r o u g h t s t r e s s a s w e l l ∞t

13、o N a C l ，m a n n i t o l a n d o t h e r o s m o t i cs t r e s s e s ．T h ee x p r e s s i o no f o n es t r e s s - i n d u c i b l e m a r k e rg e n eR D 2 9 A ，o n ep r o l i n es y n t h e s i s —r e l a t e dg e

14、 n eP 5 C S ( p y r r o l i n e - 5 - c a r b o x y l a t es y n t h a s e ) a n do n eA B A s y n t h e s i s - r e l a t e d g e n eS D R I ( M c o h o ld e h y d r o g e n a s e ／r e d u c t a s e ) w e r eh i g h e r

15、i nl e w 2t h a ni nt h ew i l dt y p e ．O u r r e s u l t ss u g g e s tt h a t c e l l u l o s es y n t h e s i s i s c r u c i a l f o rd r o u g h ta n do s m o t i c s t r e s s r e s p o n s e s i n c l u d i n g d

16、 r o u g h t - i n d u c t i o n o fg e n ee x p r e s s i o n ．P l a n th o r m o n ea b s c i s i ea c i d 似B A ) p l a y sv i t a lr o l e si nm o d u l a t i n gp l a n tg r o w t h ，d e v e l o p m e n t 8 sw e l la

17、 ss t r e s sr e s p o n s e s ．S t o m a t a f o r m e db y ．p a l mo f g u a r dc e l l sa r ei m p o r t a n ta c c e s s e sf o ru p t a k eo fC 0 2 f o rp h o t o s y n t h e s i s a n d t h ee v a p o r a t i o no

18、f w a t e r d u r i n gt r a n s p i r a t i o n ．T h ea b e lm u t a t i o na u g m e n t sA B A —h y p e r s e n s i t i v es t o m a t a lc l o s i n ga n di n c r e a s e sA B A s e n s i t i v i t yi n i n h i b i t

19、 i n gt h es e e d l i n gg r o w t h ．F a s c i n a t i n g l y ，A B O l a l s om o d u l a t e sd e v e l o p m e n ta n dg r o w t ho fg u a r dc e l l s o r i g i n a t e d f r o ms a t e l l i t em e r i s t e m o i

20、 dm o t h e r c e l l s ，b u tn o tf r o mm e r i s t e m o i dm o t h e r c e l l s ．M a p p i n g b a s e dc l o n i n gi d e n t i f i e dA B 0 1 g e n e w h i c h e n c o d e sah o m o l o g o f a n i m a lI K A P f

21、J K B K i n a s e - A s s o c i a t e dP r o t e i n ) p r o t e i n ． I K A Pi na n i m a l so ri t sh o m o l o gI K l 3 ／E L P li n y e a s ti st h el a r g e s ts u b u n i to f E l o n g a t o rc o m p l e x t h a t

22、c o n t r o l sg e n ee x p r e s s i o na t t h ee l o n g a t i n gs t a g e o fm R N A p r o c e s s i n g ．O u rr e s u l t s u n c o v e rc r u c i a l r o l e sf o rA B 0 1 i n r e g u l a t i n gm R N A p r o c e

23、s s i n gf o rm o d u l a t i n gt h eg r o w t ho f g u a r d c e l l sa n d c o n t r o l l i n g s t o m a t a lm o v e m e n t i nr e s p o n d i n g t oA B A ．K e y w o r d s ：A r a b i d o p s i s t h a l i n a n &