细胞骨架及内膜系统调控拟南芥内皮层凯氏带定位的研究

作     者：林卿云 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴双

授予年度：2021年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：凯氏带 细胞极性 细胞骨架 内皮层 CASP1 

摘      要：在高等植物根组织中,内皮层细胞的径向壁与横向壁上围绕着一圈木栓化和木质化增厚的凯氏带结构,在植物选择性吸收水分和营养元素、维持根压、抵御生物胁迫与非生物胁迫等方面发挥十分重要的作用。前人对凯氏带的研究大多关注于其生理功能,化学结构,以及调控凯氏带的合成机制,对于其定位过程及维持定位的机制还有待进一步探究。本研究通过对CASP1的表达从而确定凯氏带表达位置,利用细胞生物学的研究方法,探究凯氏带定位的调控与内皮层特异性、细胞骨架及内膜系统之间的关系。通过构建在不同细胞层中异位表达CASP1,过表达CASP1的转基因株系,对不同细胞层中表达的CASP1定位进行观察发现,除内皮层细胞以外的CASP1都不具有极性定位,这表明CASP1蛋白本身不具备自定位功能,并且依赖于内皮层细胞特异性。通过拟南芥悬浮细胞体系对CASP1定位进行观察,发现当细胞失去位置信息后,CASP1虽然存在极性定位,但是在胞质中还有部分表达。同时,对原生质体中CASP1的表达进行观察,发现失去位置信息和细胞壁后,CASP1在胞质与细胞膜上均匀分布,这说明内层细胞特异性和细胞壁对于CASP1的极性定位具有调控功能。为了进一步探究拟南芥内皮层调控凯氏带形成基因对凯氏带定位的作用,我们选取了SHR和MYB36两个关键基因构建了iSHR;CASP1-GFP(induced overexpression of SHR;CASP1-GFP),与i MYB36;CASP1-GFP(induced overexpression of MYB36;CASP1-GFP),并诱导其在原生质体中表达,发现CASP1在细胞膜上形成了极性定位,其中i MYB36;CASP1-GFP原生质体中,CASP1在细胞,膜两端形成与内皮层细胞上相似的定位。以上结果表明,CASP1极性定位是受到内皮层特异性因子与细胞壁共同调控。综上所述,本研究通过细胞生物学手段对CASP1蛋白极性定位的观察发现,初步判断凯氏带的极性定位受内皮层位置信息调控,并且可能与凯氏带形成关键基因SHR与MYB36相关,并且细胞壁可能通过细胞骨架的维持参与到凯氏带极性定位的维持过程中。