首页 > 分享 > 受体激酶BAM1/2/3调控拟南芥花和胚珠发育的分子机制

受体激酶BAM1/2/3调控拟南芥花和胚珠发育的分子机制

花匠小妙招
2024-12-06 02:06

【摘要】： 高等植物从营养生长向生殖生长转变的标志之一就是开花。花是由花分生组织经过分化形成的,包括萼片、花瓣、雄蕊以及雌蕊。当植物的花发育存在问题时,植物就不能进行繁殖。一些转录因子AGAMOUS(AG)、APETALA1(AP1)、APETALA2(AP2)、WUSCHEL(WUS)以及KNUCKLES(KNU)调控花分生组织的发育。胚珠作为植物的雌性生殖器官,是双受精以及胚胎发生的场所,其正常发育是植物进行下一轮生命周期的前提条件。转录因子NOZZLE(NZZ)/SPOROCYTELESS(SPL)、AINTEGUMENTA(ANT)以及INNER NO OUTER(INO)和少部分受体激酶STRUBBELIG(SUB)、ERECTA(ER)以及ARABIDOPSIS CRINKLY 4(ACR4)能够调控胚珠的发育。已经有大量的研究表明受体激酶参与植物的许多免疫反应、生殖生长以及根的发育,也有文献报道有一些受体激酶调控胚珠的发育,但大部分受体激酶调控花和胚珠发育的信号网络仍不清楚。是否存在其他受体激酶影响花和胚珠的发育?受体激酶是通过接收哪些信号来调控花和胚珠的发育呢?拟南芥中富含亮氨酸重复的受体激酶BARELY ANY MERISTEM 1/2/3(BAM1/2/3)参与多个生物学过程,比如在营养生长阶段维持分生组织的稳态,在生殖生长过程中调控花药的早期发育过程。前人研究表明BAMs的功能缺失突变体展现出完全败育的表型。本研究通过扫描电镜观察发现bam1 bam2 bam3三重缺失突变体出现雌蕊皱缩以及无雌蕊的表型,且部分花器官排列紊乱,推测BAM1/2/3可能参与花分生组织的维持。提取Col-0、bam1 bam2以及bam1 bam2bam3cr突变体的花序RNA进行qRT-PCR分析,发现AG、AP1、AP2以及WUS在bam1 bam2以及bam1 bam2 bam3cr突变体中的表达量明显下调,而KNU显著上调。这些基因在花分生组织和花器官的维持方面也发挥着重要的作用,BAM1/2/3可能通过激活AG、抑制KNU的表达进而调控花分生组织的稳态。苯胺蓝染色以及对几个特定发育时期的胚珠形态的分析还发现bam1 bam2以及bam1 bam2 bam3cr突变体胚珠的发育存在明显的滞后现象。对BAM1、BAM2以及BAM3在胚珠中的表达模式进行观察,发现BAM1在胚珠发育的各个时期都有较为广泛的表达,BAM2的表达较为特异主要在胚珠合点端表达,BAM3主要在胚珠珠柄处表达。观察了Col-0以及bam1 bam2突变体背景下卵细胞、中央细胞、反足细胞以及助细胞的标记基因的表达模式,结果显示在花发育的14时期bam1 bam2的小部分胚珠能够发育成熟,大部分胚珠还未发育到七细胞八核的结构。有文献报道细胞分裂素参与植物胚囊发育,生长素参与珠心细胞的降解过程。由于bam突变体的胚珠发育滞后,我们推测细胞分裂素及生长素可能在此过程中发挥着重要的作用。对Col-0以及bam1 bam2突变体背景下的细胞分裂素以及生长素信号进行检测,在bam1 bam2细胞分裂素报告基因TCS的信号响应减弱以及分布范围扩展;生长素的报告基因DR5在bam1 bam2中的信号响应有所增强;进一步观察分析生长素运输载体PIN1以及PIN3的表达,发现PIN1和PIN3在bam1 bam2中的信号有所减弱。目前的结果暗示BAM1/2/3可能通过影响胚珠中细胞分裂素以及生长素信号响应进而在胚珠发育过程中发挥着重要的作用。

【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2022