拟南芥FOF2基因的光调控及功能初步研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoxin1987212
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植物中的F-box蛋白家族成员众多,其F-box结构域作为底物蛋白的特异性识别位点,介导了底物蛋白的泛素化降解途径,调控植物的重要生命活动,包括植物信号分子的转导、植物器官的形成和胁迫响应等。外界环境也影响着植物的生长发育,其中以光影响最大。光不仅是绿色植物光合作用所必需的能量来源,同时光可以作为信号分子调节植物的生长及发育过程,以便植物更好的适应外界环境。高等植物进化具备了一套极其精细的光感受和信号转导系统,以监视光信号的方向、强弱和质量,用于调控植物的生长发育。大量研究表明,蓝光受体隐花色素CRY和红光/远红光受体光敏色素PHY在介导蓝光和红光/远红光调控植物生长发育过程中发挥了重要作用,包括抑制下胚轴伸长、刺激子叶展开、气孔开启、花青素积累及调节相关基因的表达等。本研究通过对FOF2基因的表达模式及其功能的初步研究,探索FOF2基因在光信号途径及植物生长发育中的功能。主要获得以下结果:  分析光对FOF2基因表达的影响,发现FOF2基因的表达受到蓝光的诱导,并且其表达量随蓝光时间的增加而持续升高;同时发现在红光处理下,FOF2的表达瞬时增加,说明红光对该基因的表达有瞬时诱导作用;而远红光下,该基因的转录水平下降,蛋白水平也下降,说明远红光抑制FOF2的表达,其表达具有光质特异性。黑暗下FOF2蛋白质水平下降,并可能通过蛋白酶体途径降解。  分析FOF2基因对拟南芥光形态建成的影响,发现在红光及白光处理下,缺失突变体植株的下胚轴明显短于野生型,而在黑暗、蓝光及远红光下下胚轴的长度没有差别,表明该基因对红光可能存在特异性反应。  通过定量PCR对FOF2基因组织特异性表达进行分析,发现该基因在拟南芥中的各个器官中均有表达,其中根、茎生叶及果荚中表达量相对较高,推测FOF2可能参与调控拟南芥叶片及果荚发育过程。  比较FOF2过表达转基因株系、fof2突变体与野生型植株的生长情况,发现过表达株系叶片比野生型大,缺失突变体植株叶片与野生型间无差异;FOF2过表达植株开花时间比野生型推迟莲座叶数目比野生型多,而缺失突变体植株的莲座叶数目及开花时间与野生型间没有太大差异;检测不同发育时期FOF2基因的表达,发现该基因在营养生长阶段的表达先升高后下降;检测过表达植株中开花促进因子AP1及FT的表达发现,AP1及FT的表达受到抑制。说明FOF2基因可以调控拟南芥营养生长,促进叶片增大,从而抑制开花,是开花途径的负调控因子,并与AP1及FT调控通路相关。
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