【摘 要】
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干旱胁迫导致土壤中水分减少,对作物的生长发育和存活造成严重影响,已成为了制约农业生产的重要环境因素之一。植物响应干旱胁迫的信号通路主要有ABA依赖的信号通路和非ABA依赖的信号通路,ABA依赖的信号通路中ABA作为第二信使调控下游靶基因的表达已经众所周知。而非ABA依赖的信号通路知之甚少,干旱胁迫条件下植物根的形态结构与植物激素之间的相互作用提高植物耐旱性的作用机理研究较少。本论文主要对mi R3
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干旱胁迫导致土壤中水分减少,对作物的生长发育和存活造成严重影响,已成为了制约农业生产的重要环境因素之一。植物响应干旱胁迫的信号通路主要有ABA依赖的信号通路和非ABA依赖的信号通路,ABA依赖的信号通路中ABA作为第二信使调控下游靶基因的表达已经众所周知。而非ABA依赖的信号通路知之甚少,干旱胁迫条件下植物根的形态结构与植物激素之间的相互作用提高植物耐旱性的作用机理研究较少。本论文主要对mi R319-TCP4调控植物应答干旱胁迫的分子机制进行研究,取得如下结果:1、垂直培养WT、mi R319a过表达转基因植株jaw-D、抗mi R319剪切的TCP4过表达转基因拟南芥植株r TCP4-3、r TCP4-6、r TCP4-7,根长统计分析发现,jaw-D的主根长度较野生型长,而r TCP4-3、r TCP4-6、r TCP4-7的主根长度较野生型短。干旱处理后发现,r TCP4过表达株系的抗旱性比野生型弱,而jaw-D株系抗旱性比野生型强。这暗示转录因子TCP4可能通过调控主根伸长参与了干旱胁迫响应。jaw-D株系根系和叶片中RD29a、RD29b、RD22基因的表达量较野生型高,而过表达r TCP4-3、r TCP4-6、r TCP4-7株系的表达量较野生型低。2、WT、jaw-D、r TCP4-3、r TCP4-6、r TCP4-7各个株系在1/2MS固体培养基和添加ABA固体培养基的种子萌发率没有差异,其主根生长状态类似。外源施加Me JA后所有株系主根伸长生长受到了抑制,根长无明显差异;外源施加IAA后促进了所有株系主根伸长生长。3、将rTCP4-3与At LOX2缺失突变体lox2杂交获得r TCP4-3×lox2,将jaw-D与At PIF缺失突变体pif Q杂交获得jaw-D×pif Q。垂直培养WT、jaw-D、r TCP4-3、lox2、r TCP4-3×lox2株系发现At LOX2缺失突变体lox2主根最长,而At TCP4过表达株系r TCP4-3主根最短,F2株系r TCP4-3×lox2主根长度比lox2株系短,比r TCP4-3株系长。PEG8000处理WT、jaw-D、r TCP4-3、lox2、r TCP4-3×lox2株系后,其生长状态明显都受到了抑制,且萌发率没有差异。干旱处理WT、jaw-D、r TCP4-3、lox2、r TCP4-3×lox2株系,lox2抗旱性比r TCP4-3强,F2株系r TCP4-3×lox2耐旱性比r TCP4-3强。干旱处理WT、jaw-D、pif Q、jaw-D×pif Q株系,jaw-D株系耐旱性最强,而pif Q株系耐旱性最差。而jaw-D×pif Q株系的耐旱性与pif Q相似。这些结果说明转录因子TCP4通过介导茉莉酸和生长素的合成途径参与干旱胁迫。4、通过烟草瞬时表达、EMSA、Ch IP-q PCR分子生物学实验,证实转录因子TCP4直接结合到LOX2、PIF4、PIF5启动子区域激活它们的表达。运用生物化学和分子生物学的方法揭示了mi R319-TCP4调控植物干旱胁迫的分子机制,研究了功能基因如何响应非生物胁迫及表达调控植物激素的生物合成,揭示了植物激素之间的作用影响根的生长发育。干旱胁迫条件下植物根的形态结构与植物激素之间的相互作用提高植物耐旱性的作用机理研究提供了理论参考依据。
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