酵母Vps15同源蛋白在拟南芥雄配子体中的功能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张春雨 |
| 答辩日期 | 2011 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院植物研究所 |
| 导师 | 林金星 ; 金京波 |
| 关键词 | 雄配子体 四分体分析 花粉萌发 拟南芥 |
| 其他题名 | The function of a homologue of yeast Vps15 in the male gametophyte of Arabidopsis |
| 英文摘要 | III 型磷酸肌醇-3-激酶（phosphoinositide-3-kinase， PI3K）的功能在低等真核生物、植物和动物中非常保守，能特异磷酸化磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PtdIns）产生磷脂酰肌醇-3-磷酸(PtdIns3P)，并在细胞内信号转导和物质运输等过程中发挥着重要作用。植物中的PI3K属于III 型PI3K，参与生长发育、气孔运动、根响应盐胁迫和根毛顶端生长等多种生理过程。酵母Vps15及其动物中的同源蛋白是III 型PI3K的调节蛋白，在植物中同样也存在着酵母Vps15的同源蛋白，然而关于它们的功能却知之甚少。本文运用遗传学、细胞生物学及生物信息学的方法对酵母Vps15同源蛋白（AtVPS15）在拟南芥雄配子体中的功能进行了研究。 通过对拟南芥AtVPS15蛋白结构分析显示，它与酵母Vps15有着非常相似的结构域构成和豆蔻酰化修饰位点。系统进化分析表明AtVPS15与Vps15物种间亲缘关系相近。在本研究中，我们使用了三个拟南芥T-DNA插入突变体株系，然而在atvps15杂合体自交产生的后代中不能鉴定出纯合体植株。基于PCR的基因型检测和卡那霉素抗性分析发现，atvps15杂合体自交产生的后代表现出非正常的分离比，杂合体与野生型比为1:1。同时atvps15杂合体植株的形态及其生长发育正常，在成熟的角果内未发现败育或者缺失的种子，并且种子能够正常萌发。上述结果表明atvps15杂合突变体不能产生纯合体与胚胎致死无关。通过atvps15杂合体与野生型拟南芥进行正反交实验，分析雌雄配子体遗传转移率发现，雌配子体的遗传转移率正常，而atvps15突变等位 基因不能通过雄配子体传递给后代，由此表明AtVPS15突变特异影响花粉功能。 通过提取野生型拟南芥不同组织中的RNA，并使用半定量RT-PCR分析AtVPS15的表达模式，结果发现，AtVPS15在所有组织中均能检测到，其在花粉中的转录水平最高。为了研究AtVPS15具体的组织特异性表达，我们将AtVPS15启动子区与GUS报告基因融合并转化野生型拟南芥。转基因植株组织化学染色显示，在花药和成熟花粉粒中有很强的GUS活性，而在营养器官中几乎检测不到。上述表达模式进一步表明AtVPS15在花粉中具有重要作用。 将+/atvps15-2植株与qrt1/qrt1突变体进行杂交，获得了基因型为+/atvps15-2; qrt1/qrt1的植株并用于四分体分析（tetrad analysis）。通过扫描电子显微镜观察、FDA和DAPI染色发现，atvps15-2突变花粉具有活性并含有三个细胞核，其大小、形状以及外壁结构均正常。这些结果表明AtVPS15突变不影响花粉的成熟。 对野生型和atvps15杂合体的花粉进行了体外萌发检测发现，在相同条件下，atvps15杂合体花粉萌发率仅为野生型的一半。为了进一步明确这种现象，我们还检测了qrt1/qrt1突变体和 +/atvps15-2; qrt1/qrt1植株的四分花粉在体外萌发情况，其结果为qrt1/qrt1突变体的四分花粉能萌发出一到四个花粉管，而+/atvps15-2; qrt1/qrt1植株的四分花粉只能长出一到两个花粉管。由此表明atvps15突变花粉萌发有缺陷。将全长AtVPS15基因组DNA片段转入atvps15-2杂合体，在T2代中可鉴定出以atvps15-2纯合体为背景的转基因植株。通过对花粉来源于atvps15-2和转基因均为纯合的植株进行体外培养，结果萌发率显著提高。以上结果说明，表达全长AtVPS15基因组DNA可以功能互补雄配子体的缺陷，同时证实了突变体的表型是由于失去AtVPS15功能所导致的。 综上所述，由于T-DNA插入破坏AtVPS15导致花粉萌发缺陷，进而影响到纯合受精卵的形成。我们的研究结果说明，酵母Vps15同源蛋白在植物有性生殖过程中发挥着重要作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 70 |
| 源URL | [http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11908]  |
| 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 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张春雨. 酵母Vps15同源蛋白在拟南芥雄配子体中的功能研究[D]. 中国科学院植物研究所. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：植物研究所
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