拟南芥BRX基因在细胞分裂素介导的侧根发生抑制中作用的研究

摘要

细胞分裂素(cytokinin，CTK)作为重要的植物激素之一，在植物的生长发育过程中起着非常重要的作用。高浓度CTK对于根系统发育主要具有两方面的调控作用：对主根伸长和侧根起始的抑制作用。我们筛选到一个高浓度CTK抑制侧根发育不敏感的突变体，经基因克隆得知该突变体是由于BRX基因突变导致的，突变体随之命名为brx-2。经过对brx-2突变体和BRX基因的研究我们得出以下结论：
　　 1.BRX基因突变导致了拟南芥主根的缩短，降低了CTK对侧根抑制的敏感性。CYCB1；1::GUS转基因材料的结果显示brx-2突变体在主根分生组织细胞分裂活性明显低于野生型。施加外源CTK条件下，野生型侧根原基起始的细胞分裂活性受到明显抑制，而brx-2突变体则未受到明显抑制。
　　 2.图位克隆的结果显示brx-2突变体是由于编码一个生化功能未知蛋白的基因BRX突变导致而成，转基因回复结果证明了这一结论。
　　 3.胚胎期补充油菜素内酯，brx-2突变体的短根和侧根对外源CTK抑制不敏感的表型均得到回复。但胚后期补充油菜素内酯不能回复brx-2突变体侧根对外源CTK抑制不敏感的表型。这说明拟南芥根内油菜素内酯的水平并不是外源CTK抑制侧根起始的直接决定因子。胚胎期补充油菜素内酯使brx-2突变体侧根对外源CTK抑制表型回复，可能是对主根回复的一种间接效应。
　　 4.叶绿素含量和花色素苷的累积结果显示，在其他CTK信号响应方面，brx-2突变体表现正常；CTK部分信号通路基因在brx-2的表达没有显著改变，这表明brx-2突变体中CTK信号途径的上游双元系统并未破坏，在CTK抗性方面brx-2突变体仅特异性表现出降低了对CTK抑制侧根的敏感性。
　　 5.在施加外源CTK后，野生型中柱鞘founder cells丧失了侧根起始的第一次不均等分裂，并且第一次不均等分裂前的局部生长素响应消失，而brx-2突变体中柱鞘founder cells在侧根起始的第一次不均等分裂前仍具有局部生长素响应。这表明，CTK对侧根起始的抑制是由于founder cells处生长素响应缺失造成的，而brx-2突变体生长素的响应却不受CTK的影响。综上所述，拟南芥BRX基因缺陷导致的油菜素内酯水平下降对胚期决定的主根生长有很大影响，并且会间接影响到CTK条件下founder cells对生长素的响应，从而表现出CTK条件下侧根受抑不敏感。

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论文说明：缩略语表

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致谢

1文献综述

1.1细胞分裂素的生理功能及信号转导

1.1.1细胞分裂素的生理功能

1.1.2细胞分裂素的信号转导

1.2拟南芥侧根发育的分子机理

1.2.1.拟南芥侧根发育过程

1.2.2激素信号对拟南芥侧根发生发育的调控

1.2.3环境因素对拟南芥侧根发生发育的调控

2突变体的筛选及表型分析

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2方法

2.2结果

2.2.1突变体筛选

2.2.2 brx-2突变体主根变短，侧根对外源CTK不敏感

2.2.3 brx-2突变体主根，侧根分生组织表型鉴定

2.3讨论

3 brx-2突变体的基因定位和克隆分析

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2方法

3.2结果

3.2.1遗传分析

3.2.2基因定位

3.2.3候选基因测序

3.2.3回复验证

3.2.4油菜素内酯对突变体表型的回复

3.2.3讨论

4 brx-2突变体其他CTK相关表型及CTK信号转导通路基因的表达

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2方法

4.2结果

4.3讨论

5 brx-2突变体在CTK条件下生长素在侧根原基的响应发生改变

5.1材料与方法

5.1.1材料

5.1.2方法

5.2 结果

5.2.1 brx-2突变体的根中内源生长素分配和响应发生改变

5.2.2 brx-2突变体对外源生长素敏感性未发生改变

5.2.3生长素相关突变体侧根形成对外源CTK抑制不敏感

5.3讨论

6结论

参考文献

作者简历