拟南芥ATG990及其同源基因在胁迫条件下对生长发育早期的影响

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在生长发育过程中,植物会受到许多不利于生长的环境因素的影响,由其生长的环境所引起的对生长不利的因素,称为非生物胁迫或逆境。其中高盐胁迫对植物生长的影响很大。在农业生产中,连年频繁的灌溉会使土壤随着蒸腾作用积累盐份,造成水势降低,使得植物很难从土壤中获得水分和无机盐,导致植物处于一种缺水的环境,极大影响农作物的产量。前期我们对水稻精细胞中优势表达的RSSG58基因进行了初步研究,其所编码的蛋白与拟南芥的肌球蛋白重链有较高的同源性。肌球蛋白广泛存在于动植物中,与胞质环流﹑细胞器运动﹑物质运输和有丝分裂有关。生物信息学分析显示RSSG58基因在花粉粒、幼苗期根、成熟的叶等部位中的表达较高,因此RSSG58基因可能对水稻的生长发育起重要的作用。在胁迫处理条件下,该基因的表达量也会发生大幅变化,表明RSSG58基因也与逆境胁迫有关。在拟南芥中具有两个与RSSG58同源性较高的基因:ATG58和ATG990。因此我们希望通过对ATG58及其同源基因的突变体在胁迫条件下的表型和基因的表达分析来寻找它们是通过哪些信号转导途径来参与调控逆境胁迫,并对肌球蛋白如何参与胁迫对植物生长早期的影响进行阐释。  本研究通过构建ATG58和ATG990基因的T-DNA插入突变体、超表达突变体和回补突变体,并通过对拟南芥atg58和atg990突变体在高盐、渗透胁迫和激素处理等条件下萌发、子叶变绿和根伸长等生长发育早期的表型进行了分析,发现在正常条件下atg58突变体的萌发和生长与野生型并没有明显差异;atg990突变体的萌发则比野生型较晚,且根伸长比野生型短。但在浓度为100 mM的NaCl处理下,atg990突变体的幼苗生长则对盐胁迫不敏感,突变体子叶变绿提前。通过对盐胁迫条件下相关主效基因的初步研究,发现在atg990突变体中它们的表达量是变化的,表明ATG990基因可能参与了植物耐受盐胁迫的相应途径。此外,ABA的处理可以消除atg990突变体在正常MS培养基上萌发延迟的表型。基因表达分析发现在ABA不敏感突变体abi4-1, abi5-1中ATG990基因的表达量大幅提高,表明ATG990基因可能参与了ABA调控种子萌发的过程。
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