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植物异三聚体G蛋白对生长发育过程的调控作用,与其对外源或内源的生长调节信号物如生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯、油菜素内酯及蔗糖等的转导密切相关,本文以拟南芥异三聚体G蛋白α亚基缺失突变体agb1-2,β亚基缺失突变体gpa1-3,二者的双突变体αβ36以及对应的生态型Col为研究材料,利用分子生物学、生物化学、植物生理学手段从不同角度分析了α、β亚基在根系发育中的作用;初步探讨了异三聚体G蛋白在生长素调节侧根发生发育过程中的作用路径,主要结果如下:
1、侧根发生开始于萌发后的第二天,与野生型相比,萌发后的1-2天内gpa1-3植株的侧根原基发生较多,第三天开始原基增加变慢、侧根发生进程滞后,其侧根发育主要集中于3-5时期,agb1-2与αβ36植株中侧根原基细胞发生较快,两者的侧根总数均显著高于gpa1-3及Col,以上结果说明,异三聚体G蛋白直接或间接地影响了拟南芥的侧根原基发生。
2、不同浓度的外源生长素、低浓度生长素运输抑制剂TIBA(10-7M)处理,各基因型无菌苗主根的平均每日增长速率无显著性差异,暗示G蛋白对主根伸长的影响较小。
3、外源IAA、NAA处理下各基因型的侧根发生均增多,随外源生长素处理浓度的加大,各突变体间表现出对生长素浓度变化的响应。10-7MTIBA处理显著抑制侧根发生,且处理后各基因型间侧根发生的差异消除。
4、ELISA法测得四种基因型根系中内源生长素含量由高到低依次为:gpa1-3,Col,αβ36,agb1-2;萌发4天时去顶处理,agb1-2的生长素含量显著增加,gpa1-3去顶前后生长素含量未发生显著变化。
5、RT-PCR结果表明,根中agb1-2的生长素受体TIR1的表达量最低,细胞分裂周期蛋白CDC2a的表达量最高。
根据以上结果并结合前人报道,表明异三聚体G蛋白调节生长素介导的侧根发育及拟南芥其他发育过程,且G蛋白不同亚基的作用不同。GPA1通过影响生长素极性运输的途径影响侧根发生,突变体gpa1-3对生长素运输的敏感性下降;Gβ亚基在G蛋白调节生长素对侧根发生的作用中起着负调节作用,且此调节作用与生长素的极性运输有关,与生长素进入细胞的途径没有关系。