拟南芥CDKC2基因在植物耐旱及叶片细胞分裂过程中相关功能的研究
非生物胁迫是目前导致全球范围内农作物平均产量减少50％的主要因为,其中,干旱是影响最为广泛、并会对植物伤害较大的灾害。利用T-DNA插入突变体库进行大规模筛选,从中获得具有明显耐旱表型的植株,进一步研究其插入位点所在基因的功能,有助于深入了解植物的耐旱机制。
本研究应用正向遗传学的方法,在拟南芥激活标签(Activation tagging)T-DNA突变体库中筛选耐旱植株,从中分离到dtm(drought tolerance mutant)突变体。对其中一个突变体dtm1进行深入研究。各项生理实验显示dtm1的叶片相对含水量增高,离体失水率降低,且对植物激素脱落酸(abscisic acid ABA)不敏感,表明dtm1的耐旱途径并不是ABA依赖的。另外发现dtm1在植株生长发育、叶片的形状大小与野生型明显不同。遗传学实验证明耐旱表型是由基因隐性突变造成的。通过质粒拯救法将插入位点定位在第五号染色体的CDKC2基因第一个内含子中。已有的研究表明,CDKC虽属于细胞周期蛋白依赖酶CDK家族中的一员,但并不直接参与到细胞周期的调控,而是参与RNA聚合酶Ⅱ的CTD磷酸化。但通过切片及显微观察我们发现突变体叶片细胞层数增加、细胞数目增多。另外,同野生型相比,dtm1的愈伤组织形成速度明显增快。上述结果表明CDKC2基因的缺失影响植物的细胞分裂过程。通过对细胞周期标记基因的PCR检测,发现在dtm1中CyclinD,CyclinB2；1表达量升高,而细胞周期抑制因子ICK2和ICK3表达量降低,该结果支持了我们提出的CDKC2可能参与细胞周期调控的假说。显微观察发现同时单位面积内气孔数目减少,结果表明dtm1可能是通过影响细胞周期使植物体叶片结构和形态发生改变,气孔数目减少,从而产生耐旱表型。除此以外,dtm1中脯氨酸的含量也有大幅度的提高,也许是导致突变体耐旱的另一因为,但具体的分子机制还需要深入探讨。
- 作者：
- 赵莉娜
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 遗传学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 谢旗
- 中图分类号：
- Q945.78；Q943.2
- 关键词：
- 细胞周期；拟南芥；非生物胁迫；突变体库；正向遗传学；耐旱表型；分子机制
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