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蒺藜苜蓿叶枕的器官发生机制研究

蒺藜苜蓿叶枕的器官发生机制研究

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作者：刘蕊山东大学

学位级别：硕士

与动物不同,植物不能运动,然而部分物种的叶可以通过对外界环境刺激(光、温度、触碰、化学物质等)产生明显的运动,达尔文在其著作中描述了这一现象。豆科植物的叶片也可以随着昼夜节律的改变进行运动,这一现象也被称为叶片的感夜运动。... 详细信息

与动物不同,植物不能运动,然而部分物种的叶可以通过对外界环境刺激(光、温度、触碰、化学物质等)产生明显的运动,达尔文在其著作中描述了这一现象。豆科植物的叶片也可以随着昼夜节律的改变进行运动,这一现象也被称为叶片的感夜运动。从结构上看,这种运动是由位于叶片和小叶基部的一种叫做叶枕的器官来调节的。叶运动是由于叶枕的运动细胞有节奏的膨胀和收缩引起的,因此,叶枕在叶运动中起到了关键作用。蒺藜苜蓿是豆科模式植物,具有叶片运动的特点。PLP(PETIOL ULELIK PULVINUES)在叶枕处特异表达,失去功能的plp突变体使叶枕变成叶柄状叶枕,在叶运动上存在缺陷。PLP是拟南芥LOB(LATERAL ORGAN BOUNDARIES)在蒺藜苜蓿中的同源基因,LOB与器官边界形成有关,PLP与叶枕正常发育有关。LOB在器官边界形成中抑制BR的累积,因此PLP与BR也可能存在某种联系。但是外源分别施加BL(油菜素内酯,Brassinolide)和PPZ(丙环唑,Propiconazole,BR合成抑制剂)既不能让野生型叶枕变为小叶柄,也不能恢复plp突变体的叶柄状叶枕。同时,我们获得了Tnt1逆转录转座子插入敲除的dwarf4突变体。DWARF4属于P450家族,编码BR生物合成限速酶,在dwarf4突变体中BR的含量下降。plp dwarf4双突变体的叶柄状叶枕也不能得到恢复,因此BR含量的下降在叶枕的形成中可能不是主要原因。另外,利用生长素分布MarkerDR5rev:GFP,我们观察到生长素浓度在野生型叶枕处很高。RNA-Seq结果显示生长素相关基因在plp突变体中有24个下调,8个上调,同时在PLP启动子中有Aux/IAA-RE元件,因此生长素可能参与叶枕发育。但是外源施加生长素和生长素抑制剂不能改变野生型的叶枕和突变体的叶柄状叶枕的形态,表明生长素含量的改变不能直接影响叶枕的形成。RNA-Seq结果显示,YABBY基因在plp突变体中表达下调。YABBY基因家族成员主要涉及侧生器官远轴侧细胞的特化,这类基因的突变往往导致侧生器官极性分化的丧失及异常侧生分生组织的形成,这表明叶枕是一个远轴化的器官。以上结果表明,BR和生长素可能参与了叶枕的形成,同时器官极性的改变也是叶枕形成的一个重要原因。

关键词：蒺藜苜宿叶枕叶运动

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