拟南芥SUMO E3酶SIZ1在植物生殖过程中的功能研究

	拟南芥SUMO E3酶SIZ1在植物生殖过程中的功能研究
其他题名	The function of SUMO E3 ligase SIZ1 during reproductive process in Arabidopsis
	凌宇
学位类型	博士
导师	林金星 ; 金京波
	2011
学位授予单位	中国科学院植物研究所
关键词	拟南芥雌配体花粉管导向 SIZ1 SUMO 水杨酸
摘要	植物有性生殖过程涉及多个不同发育阶段，其中包括配子体发育、受精作用、胚胎发育等。拟南芥SUMO E3酶SIZ1参与植物的多个发育过程，同时在抗逆领域发挥着极为重要的作用。SIZ1缺失突变体植株中积累大量的水杨酸。本论文主要对SIZ1在拟南芥有性生殖过程中的影响进行了研究。通过检测Prosiz1:GUS-GFP融合表达载体转化野生型，获得的单拷贝插入转基因植株。对转基因植株花器官进行GUS染色和GFP信号观察，发现GUS信号几乎在各个时期的花朵中均能检测到，除了最新分化来的少数几个小花苞。每朵花中GUS信号最强的组织是花萼。另外，花瓣和雌蕊也有强烈的GUS着色反应。雄蕊和花粉粒上未检测到明显的GUS信号。在雌蕊内部，整个胚珠都检测到GUS信号。而对GFP检测到的结果也与GUS信号检测结果相吻合。 siz1突变体角果短小，具有一部分与野生型相似的发育良好的种子，同时还具有23.3%的干瘪种子。将SIZ1基因转入siz1-2突变体可以恢复种子败育的表型。但是水杨酸含量降低的nahG siz1-2植株中的种子发育表型则与siz1-2相似（具有20.7%的干瘪种子）。通过相差显微镜对受精前后的siz1-2和野生型胚珠进行观察比较，发现siz1-2败育胚珠停留生长，大小在100um左右，且无胚晶。而受精后的胚珠与野生型胚珠相比无异常，表明SIZ1缺失突变不影响胚胎的发育。花粉体外培养实验的结果显示：siz1-2突变体花粉与野生型花粉具有萌发率分别是78%和82%。两者花粉管的生长速度和形态也未发现有明显差异。野生型与siz1-2突变体正反交实验显示：siz1-2突变体花粉给野生型雌蕊授粉能得到胚珠长满的角果。相反的，野生型花粉给siz1-2突变体雌蕊授粉时产生短小的角果，其中有21.3%的缺陷胚珠，与siz1-2突变体自交的情况相似。以上两个实验结果表明SIZ1对花粉没有影响。在siz1-2突变体的雌蕊中，当花粉管在柱头上萌发后，可顺利通过柱头、花柱及花粉管通道，这与野生型雌蕊中的情况相似；但是，当花粉管从花粉管通道的隔膜长出后，花粉管的行为与在野生型雌蕊不同，表现为部分胚珠中并无花粉管进入珠孔。为了检测siz1-2突变体中花粉管导向相关蛋白的表达是否受到SIZ1蛋白缺失的影响，利用siz1-2和野生型植株中花期12c雌蕊的总RNA样品制备cDNA，并进行实时荧光定量PCR检测。结果显示，与野生型植株相比，在受检测的相关基因中，包括CCG，MAA3，MYB98，PDI1和POP2等在siz1-2突变体中的表达量均无明显变化。激光共聚焦显微镜观测siz1-2突变体胚珠发育，结果显示：从FG1~FG7发育时期，siz1-2突变体雌蕊中胚珠都发育正常，胚囊及配子体的细胞核清晰可见，与野生型胚珠无明显差异。在去雄后两天的siz1-2雌蕊中，在585个受测的胚珠中，近80%的胚珠仍包含完好的胚囊，且形态结构并无异常。然而此时还有一部分胚珠（21.2%）的雌配体细胞已发生降解。实时荧光定量PCR表明，影响雌配体发育的相关蛋白基因的表达在siz1-2和野生型植株花期12c的雌蕊中尚无明显差异。综上所述，我们推测，由于siz1-2中部分成熟胚珠降解使花粉管的导向出现问题，最终导致种子的减产，而siz1-2突变体植株中高水平的水杨酸含量与上述现象似乎关系不大。
页数	65
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11905
专题	中科院植物分子生理学重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	凌宇. 拟南芥SUMO E3酶SIZ1在植物生殖过程中的功能研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.

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