检索结果-南通市图书馆

作者：李婉媛湖南大学

学位级别：硕士

karrikin(KARs)是一类与植物激素独脚金内酯(Strigolactones,SLs)结构相似的小分子化合物,最早发现于野火烟雾中,具有调控种子萌发、幼苗发育和环境响应等多种生理功能。相关突变体表现出karrikin的功能缺陷,表明植物体内也存在与karri... 详细信息

karrikin(KARs)是一类与植物激素独脚金内酯(Strigolactones,SLs)结构相似的小分子化合物,最早发现于野火烟雾中,具有调控种子萌发、幼苗发育和环境响应等多种生理功能。相关突变体表现出karrikin的功能缺陷,表明植物体内也存在与karrikin功能一致的信号分子,尽管具体形式和合成途径尚不清楚。目前,人们较系统地阐述了植物感知karrikin及内源相似信号的分子途径。其信号通路中的抑制蛋白SUPPRESSOR OF MAX2 1/2(SMAX1/2)为植物特有。Os SMAX1作用于D14L(D14-Like)下游,阻断丛植菌根共生信号途径启动,表明SMAX1在植物与根际微生物建立共生关系中也起到关键作用。由此可见,karrikin信号途径的生物学功能和作用机制正逐渐成为研究热点。当前karrikin生物学功能的研究主要集中于模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)上,这限制了我们对其潜在功能的发现。信号抑制蛋白SMAX1也有待进一步研究,特别是豆科植物结瘤共生与菌根共生两条途径存在密切的交联,这启示了我们利用豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)来研究SMAX1的功能,例如探究SMAX1参与调控结瘤共生的可能性。本研究中,为了探究karrikin信号通路抑制蛋白SMAX1在豆科植物生长发育过程中的调控作用,我们采用CRISPR/Cas9基因编辑技术,创制了靶向MtSMAX1的转基因蒺藜苜蓿突变体,得到了一批含有基因功能缺陷的纯合突变体。发现MtSMAX1的缺失会导致蒺藜苜蓿初级分枝的节间长度显著缩短,从而导致纯合突变体株高明显下降。并且突变体的初花期晚于野生型的初花期,还伴随开花正调控因子MtAP1、MtFULc表达量的下降。随后我们构建了MtSMAX1过表达蒺藜苜蓿材料,目前已得到纯合株系,并且先初步观察了过表达纯合株系生长初期的株高表型,发现比野生型略高,还需要持续观察。综上我们认为MtSMAX1对株高、开花的调控作用表明MtSMAX1对豆科植物生长发育起着十分重要的作用。我们通过毛根转化的方法发现,野生型背景下MtSMAX1过表达的转基因毛根接种根瘤菌之后结瘤数量增多,而共生缺陷突变体dmi3-1在过表达MtSMAX1后可以部分恢复结瘤表型。这些结果说明MtSMAX1参与蒺藜苜蓿共生结瘤过程,并位于DMI3下游发挥调控作用。综上,我们通过对karrikin信号通路抑制蛋白SMAX1进行分子遗传学研究,发现MtSMAX1对豆科植物蒺藜苜蓿的株型、开花时间都有着调控作用,同时参与了共生结瘤信号通路。这些发现拓宽了人们对于karrikin以及SMAX1的认知,以本文工作为基础,后续可对MtSMAX1调控株型、开花、共生结瘤等生长发育过程进行更进一步的分子机制研究。帮助全面系统阐明karrikin的生物学功能,并为豆科植物共生结瘤提供新的见解。

关键词：蒺藜苜蓿 karrikin SMAX1 株高开花共生结瘤基因编辑

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KAI2-and MAX2-Mediated Responses to karrikins and Strigolactones Are Largely Independent of HY5 in Arabidopsis Seedlings

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Molecular Plant 2013年第1期6卷 63-75页

作者： Mark T. Waters Steven M. Smitht Plant Energy Biology University of Western Australia Crawley Western Australia 6009 Australia School of Chemistry and Biochemistry University of Western Australia Crawley Western Australia 6009 Australia

karrikins are butenolide compounds released from burning vegetation that stimulate seed germination and enhance seedling photomorphogenesis. Strigolactones are structurally similar plant hormones that regulate shoot and root development, and promote the germination of parasitic weed seeds. In Arabidopsis, the F-box protein MAX2 is required for responses to karrikins and strigolactones, and the a/~ hydrolase KAI2 is necessary for responses to karrikins. Both MAX2 and KAI2 are essential for normal light-dependent seedling development. The bZIP transcription factor HY5 acts downstream of multiple photoreceptors and promotes photomorphogenesis, but its relationship with MAX2 and KAI2 in terms of seedling development and responses to karrikins and strigolactones is poorly defined. Here, we dem- onstrate that HY5 action is genetically separable from that of MAX2 and KAI2. While by5 mutants have weak hypoco- tyl elongation responses to karrikins and the artificial strigolactone GR24, they have normal transcriptional responses, suggesting that HY5 is not involved in perception or action of karrikins or strigolactones. Furthermore, we show that overexpression of KAI2 is sufficient to enhance responses to both karrikins and GR24 in wild-type seedlings, and that KAI2 overexpression partially suppresses the hy5 long hypocotyl phenotype. These results suggest that KAI2 and MAX2 define a regulatory pathway that largely operates independently of HY5 to mediate seedling responses to abiotic signals such as smoke and light.

关键词： smoke karrikin strigolactone KAI2 HY5 photomorphogenesis.

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karrikins抑制大豆种子萌发与早期幼苗形态建成的机理研究

Karrikins抑制大豆种子萌发与早期幼苗形态建成的机理研究

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作者：孟永杰四川农业大学

学位级别：硕士

karrikins (KARs)是在野火烟雾中发现的一类小分子信号物质。由于其对拟南芥种子萌发与幼苗形态建成具有显著的促进作用,使得KARs逐步成为分子生物学领域的研究热点。目前针对KARs调控植物生长发育的研究主要集中在模式植物拟南芥中,而... 详细信息

karrikins (KARs)是在野火烟雾中发现的一类小分子信号物质。由于其对拟南芥种子萌发与幼苗形态建成具有显著的促进作用,使得KARs逐步成为分子生物学领域的研究热点。目前针对KARs调控植物生长发育的研究主要集中在模式植物拟南芥中,而对KARs调控作物生长发育的研究尚未见诸报道。大豆作为主要的油料作物,其种子萌发与大豆产业的发展关系密切。首先,大豆种子萌发率低会造成田间出苗率及有效株数低,进而导致产量下降。加之某些大豆品种种皮较厚,且通透性差,都会进一步影响田间出苗率与有效株数。近年来在我国西南地区日益推广的玉米-大豆带状复合种植技术,由于其较高的氮素利用率以及土地当量比等优势,为西南地区的农业增产与农民增收做出了重要贡献。但是,该模式中玉米植株形成的荫蔽环境容易导致大豆幼苗产生避荫反应,造成大豆生长发育后期植株倒伏率上升。这些都会严重影响大豆产量与品质。此外,食品加工业对大豆种子的萌发同样有着较高的要求。因此,探究KARs对大豆种子萌发及早期幼苗形态建成的影响,对于玉米-大豆带状复合种植技术的推广以及我国大豆产业的发展具有重要意义。因此,本研究结合实时荧光定量PCR (qPCR)技术,研究了KARs对大豆种子萌发与早期幼苗形态建成的影响,旨在探明KARs对大豆种子萌发与早期幼苗形态建成的影响及其相关的分子机制。结果表明：KAR2能够在荫蔽条件下抑制大豆种子萌发,但在黑暗和光照条件(光照强度2340 Lx)下对大豆种子萌发速率无影响;与之相一致的是,KAR2能够显著抑制大豆种子萌发后的幼苗生长,降低下胚轴及根鲜重并抑制根的伸长生长;KAR2对大豆种子萌发速率的抑制作用具有明显的剂量效应,高浓度的KAR2对大豆幼苗的下胚轴及根鲜重,根长的抑制作用也更明显。为确认KAR2处理是否有效,借助qPCR技术测定KAR2处理对大豆种子萌发过程中KARs早期应答基因GmKUF1和GmSTH7相对表达量的变化。结果表明,KAR2能够上调上述早期应答基因的表达量。由于KAR2在调控拟南芥种子萌发过程中需依赖于光来发挥其生物活性,并同时调控脱落酸与赤霉素合成,最终起到调控种子萌发的作用。那么光照是否能够影响大豆种子萌发与早期幼苗形态建成呢?实验结果表明,与黑暗条件相比,光照(光照强度为2340 Lx)能够极显著抑制大豆种子萌发;下胚轴及根鲜重,根长均受到不同程度的抑制作用。外源激素对大豆种子萌发的调控作用表现为,脱落酸抑制大豆种子萌发,而赤霉素促进大豆种子萌发;与之对应,脱落酸能够降低下胚轴及根鲜重,同时抑制根的伸长;赤霉素能够增加下胚轴及根鲜重,促进根的伸长。基因表达量分析表明,KAR2处理能够上调大豆种子萌发过程中脱落酸合成基因GmAAO及其信号传导基因GmABI5、GmABI4和GmRD29A的表达量;同时,KAR2处理下调赤霉素合成相关基因GmGA3ox1、GmGA3ox、GmKAO以及GmGA3的表达量。进一步测定了大豆种子萌发过程中内源激素含量,结果表明：KAR2处理降低了大豆种子萌发过程中内源GA4的浓度,而内源GA1的浓度无明显变化：内源ABA浓度升高;GA4/ABA比值降低。脱落酸合成抑制剂氟啶酮(Fluridone, FL)促进大豆种子萌发,增加下胚轴及根鲜重,促进根的伸长生长;赤霉素合成抑制剂多效唑(Paclobutrazol, PAC)抑制大豆种子萌发,降低下胚轴及根鲜重,抑制根的伸长生长;氟啶酮能够恢复KAR2处理对大豆种子萌发的抑制作用,FL+KAR2处理的大豆种子萌发率、下胚轴及根鲜重、根长均与对照无明显差异。综上所述,在荫蔽条件下,KARs能够增强种子对光的响应,同时介导内源脱落酸与赤霉素的合成进而抑制大豆种子萌发与早期幼苗形态建成。

关键词： karrikin 荫蔽种子萌发脱落酸赤霉素大豆

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The MAX2-KAI2 module promotes salicylic acid-mediated immune responses in Arabidopsis

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Journal of Integrative Plant Biology 2023年第6期65卷 1566-1584页

作者： Xiujuan Zheng Fangqian Liu Xianfeng Yang Weiqiang Li Sique Chen Xinwu Yue Qi Jia Xinli Sun Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics Breeding and Multiple Utilization of CropsCollege of AgricultureFujian Agriculture&Forestry UniversityFuzhou 350002China Jilin Da'an Agro-ecosystem National Observation Research Station Key Laboratory of Mollisols AgroecologyNortheast Institute of Geography and AgroecologyChinese Academy of SciencesChangchun 130102China

Arabidopsis MORE AXILLARY GROWTH2 MAX2)is a key component in the strigolactone(SL)and karrikin(KAR)signaling pathways and regulates the degradation of SUPPRESSOR OF MAX21/SMAX1-like(SMAX1/SMXL)proteins,which are transcriptional co-repressors that regulate plant architecture,as well as abiotic and biotic stress *** max2 mutation reduces resistance against Pseudomonas syringae ***(Pst).To uncover the mechanism of MAX2-mediated resistance,we evaluated the resistance of various SL and KAR signaling pathway *** resistance of SL-deficient mutants and of dwarf 14(d14)was similar to that of the wild-type,whereas the resistance of the karrikin insensitive 2(kai2)mutant was compromised,demonstrating that the KAR signaling pathway,not the SL signaling pathway,positively regulates the immune *** measured the resistance of smaxl and smxl mutants,as well as the double,triple,and quadruple mutants with max2,which revealed that both the smax1 mutant and smx16/7/8 triple mutant rescue the low resistance phenotype of max2 and that SMAX1 accumulation diminishes *** susceptibility of smax1D,containing a degradation-insensitive form of SMAX1,further confirmed the SMAX1 function in the *** relationship between the accumulation of SMAX1/SMXLs and disease resistance suggested that the inhibitory activity of SMAX1 to resistance requires SMXL6/7/***,the exogenous application of KAR2 enhanced resistance against Pst,but KAR-induced resistance depended on salicylic acid(SA)*** of karrikin signaling delayed SA-mediated defense responses and inhibited pathogen-induced protein ***,we propose that the MAX2-KAI2-SMAX1 complex regulates resistance with the assistance of SMXL6/7/8 and SA signaling and that SMAX1/SMXLs possibly form a multimeric complex with their target transcription factors to fine tune immune responses.

关键词： degradation immunity karrikin pathway strigolactone SMAX1/SMXLs transcription factor

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