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微丝聚合基因TaARPs在小麦对条锈菌抗病性中的作用

微丝聚合基因TaARPs在小麦对条锈菌抗病性中的作用

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作者：戚拓西北农林科技大学

学位级别：硕士

微丝骨架在植物抗病物质运输和免疫信号转导中发挥着重要作用,通过聚合和解聚等形态变化行使其功能,并受微丝结合蛋白调控。微丝聚合因子Arp2/3复合体具有诱导微丝成核的作用。近年来对于微丝解聚参与免疫抗病机制方面的研究逐渐深入,... 详细信息

微丝骨架在植物抗病物质运输和免疫信号转导中发挥着重要作用,通过聚合和解聚等形态变化行使其功能,并受微丝结合蛋白调控。微丝聚合因子Arp2/3复合体具有诱导微丝成核的作用。近年来对于微丝解聚参与免疫抗病机制方面的研究逐渐深入,但从聚合方面研究微丝骨架在抗病性中的作用鲜有报道。本研究通过基因克隆和qRT-PCR对Arp2/3复合体在小麦叶片中的表达进行分析,并通过注射微丝聚合剂后接种小麦条锈菌亲和小种CYR31,研究小麦抗条锈菌侵染过程中组织病理学变化。通过分子水平和组织学变化研究微丝聚合在小麦抗条锈病中的作用,获得的主要结果如下:1.通过同源序列克隆法克隆了微丝聚合因子Arp2/3复合体中的4个基因,分别命名为TaARP3、TaARPC3、TaARPC4和TaARPC5,它们均具有完整的开放阅读框,分别隶属于 NBD-sugar-kinase-actin、P21-Arc、P20-Arc 和 P16-Arc 超家族。进化树分析表明:TaARPC5和TaARP3与粗山羊草同源性最近,而TaARPC3和TaARPC4与乌拉尔图小麦同源性最近。生物信息学分析显示TaARPC3含有跨膜结构域。2.利用qRT-PCR对Arp2/3复合体的表达进行了分析。结果表明,TaARPC1基因在非亲和互作中各个时间点的表达量均高于亲和互作,在非亲和互作中接种后该基因表达呈现显著上调趋势,72h表达量最高;在亲和互作中接种后18h后呈下调趋势;TaARPC3总体下调,但在非亲和中24h和96h显著上调;TaARPC4表达平稳。以上结果表明TaARPC1和TaARPC3在小麦抗条锈病过程中起着重要作用。3.喷施外源激素ET、ABA、MeJA、SA后对Arp2/3复合体的表达进行检测,发现ET对TaARP3和TaARPC3表达在12h前有诱导作用,之后呈抑制作用;ABA对TaARP3、TaARPC1、TaARPC3和TaARPC4均有抑制作用,其中对TaARP3的抑制作用最为强烈;SA对TaARPC1和TaARPC3在6h前有诱导作用。表明TaARP3和TaARPC3基因可能参与乙烯介导的信号转导途径,Arp2/3复合体在小麦应对环境胁迫过程中发挥作用。4.组织学观察发现,小麦叶片中微丝的聚合导致活性氧迸发提前,产生活性氧积累和过敏性坏死的侵染点数增多。表明微丝聚合在小麦抵抗条锈菌入侵过程中发挥着重要作用。

关键词：小麦小麦条锈菌微丝骨架 Arp2/3复合体微丝聚合

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蛋白质棕榈酰化调控拟南芥根毛极性生长的机理研究

蛋白质棕榈酰化调控拟南芥根毛极性生长的机理研究

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作者：张玉灵山东农业大学

学位级别：硕士

在真核生物中,大多数蛋白质需要翻译后修饰来调控其活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质之间的互作等。蛋白质棕榈酰化即S-酰基化,作为一种可逆的蛋白翻译后修饰,可将一个16个碳原子组成的饱和脂肪酸链(通常是棕榈酸)连接到靶蛋白的半... 详细信息

在真核生物中,大多数蛋白质需要翻译后修饰来调控其活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质之间的互作等。蛋白质棕榈酰化即S-酰基化,作为一种可逆的蛋白翻译后修饰,可将一个16个碳原子组成的饱和脂肪酸链(通常是棕榈酸)连接到靶蛋白的半胱氨酸残基上,从而调控信号转导、囊泡运输、蛋白分拣以及蛋白互作等多种细胞活动。目前,植物中只发现少量受棕榈酰化修饰的底物,包括小G蛋白(ROP GTPases)、类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBLs)和异源三聚体G蛋白的亚基等。根据已有的棕榈酰化蛋白质组相关数据,蛋白质棕榈酰化修饰广泛存在于生物体内。由于每个物种中棕榈酰基转移酶家族的成员众多,功能冗余性较高,缺乏保守的结构域,因此对于其功能的研究并不深入,进展较慢。本文以拟南芥的根毛为研究系统,利用药剂学结合遗传学手段研究蛋白质棕榈酰化在根毛极性生长中的作用。本实验的研究结果和主要结论如下:(1)定位于不同细胞器的多种棕榈酰基转移酶参与根毛的极性生长,其中高尔基体定位的PAT24/TIP GROWTH DEFECTIVE1(TIP1)是最关键的,液泡膜定位的PAT10也参与了根毛的极性生长。(2)棕榈酰化特异性抑制剂2-溴棕榈酸盐(2-BP)处理,能够影响根毛的伸长和极性。(3)2-BP处理,可以破坏微丝骨架的动态聚合和磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)在质膜上的不对称分布。(4)2-BP破坏了高尔基体到质膜的囊泡分泌途径。(5)2-BP抑制质膜的内吞过程和反式高尔基体网络结构和早期内吞小体(trans-Golgi network/early endosome,TGN/EE)到液泡的囊泡运输途径。2-BP处理破坏了根毛内很多重要的细胞活动。尽管有些影响效应可能是间接的,但是这些数据对于我们深入理解棕榈酰化修饰在细胞的极性生长中所发挥的作用有重要的意义。

关键词：极性生长 2-溴棕榈酸盐 TIP1 微丝聚合内吞作用

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