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拟南芥AtrbohD和AtrbohF调控侧根发育的分子机制研究

李宁

河南大学

摘要:活性氧(ROS)在植物根发育中扮演着重要角色,然而活性氧调控侧根发育的分子机制目前还不清楚。我们发现拟南芥产生ROS的NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF调控侧根的发育。表型分析显示,拟南芥双突变体atrbohD1/F1和atrbohD2/F2的侧根密度显著高于野生型(WT)、单突变体atrbohD1和atrbohF1。在侧根发育过程,两个双突变体侧根原基的出现比WT和两个单突变体都早,说明AtrbohD和AtrbohF基因缺失后,促进了侧根原基的发育和侧根的出现。AtrbohD和AtrbohF是产生H2O2和O2˙的酶,因此我们检测了WT和两个双突变体atrbohD1/F1和atrbohD2/F2在主根不同区域H2O2和O2˙的分布,结果发现,WT主根根尖(包括根冠、分生区和伸长区)和成熟区H2O2水平显著高于双突变体,WT根尖部分O2˙水平均高于双突变体,但双突变体主根成熟区O2˙积累显著比WT多。进一步利用产生和清除O2˙的试剂证明,双突变体主根成熟区O2˙的增多促进了侧根发育。在植物中过氧化物酶能产生O2˙,因此,分析了WT和突变体过氧化物酶的活性,发现atrbohD1/F1和atrbohD2/F2中过氧化物酶活性明显比WT高,说明AtrbohD和AtrbohF可能通过负调控过氧化物酶活性,影响O2˙在根中的分布,进而调控侧根的发育。利用AtrbohD::GUS和AtrbohF::GUS转基因植株检测了AtrbohD和AtrbohF在根中的表达,发现这两个基因在主根产生侧根原基的中柱鞘及侧根中表达量很高。另外,生长素运输抑制剂N-1-naphthylphthalamic acid(NPA)处理可抑制双突变体侧根的发育,突变体比WT对NPA更敏感。与WT相比,双突变体中一些生长素相关基因的表达也明显上调,这些结果说明,生长素信号参与AtrbohD和AtrbohF调控的拟南芥侧根发育过程。
  • 专辑:

    理工A(数学物理力学天地生)

  • 专题:

    生物学

  • 分类号:

    Q943

导师:

郝福顺;

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