《拟南芥活性氧应答基因的转录调控分子机制研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拟南芥活性氧应答基因的转录调控分子机制研究（106页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南大掌2 0 1 0 屠研究生博士掌位论文摘要在高等植物中，活性氧作为重要的信号分子介导了防御反应、程序性死亡、气孔关闭、细胞生长和植物发育调控等许多重要的生理过程。活性氧能够广泛地调控许多基因的表达，暗示了在植物细胞中存在复杂的活性氧应答的转录调控网络，但目前对于这一复杂调控网络中的许多细节仍不清楚。本研究通过基因芯片技术在基冈组水平上系统研究检测了A B A 以及H 2 0 2 对拟南芥幼苗基因表达的调控。发现外源H 2 0 2 处理使4 5 9 个基因的转录水平明显增加，同时使2 2 1 个基因的表达显著减少，显示H 2 0 2 也是一种重要的转录调节物质，广泛地调控了许多基因的表达。
2、而且A B A 和H 2 0 2 对基因表达的调控存在相当大的重叠，它们可能通过一种协同模式调控下游基因的表达。通过生物信息学检索，本研究从活性氧特异应答基因的启动子序列中发现8个潜在的氧化胁迫应答的顺式作用元件。通过基因枪介导的瞬时表达系统检测发现4 个保守序列元件在H 2 0 2 、M V 等不同种类的活性氧处理下能够诱导下游萤光素酶基冈的表达，它们可能作为氧化胁迫应答的元件( R O Sr e s p o n s i v ee l e m e n t ) 参与活性氧应答的转录调控。在上述研究的基础上，发现A P 2 E R E B P 家族转录冈子E R F 6 能够特异地与R O E
3、8 结合，共转化E R F 6 能够显著增强R O E 8 的转录活性，而且H 2 0 2 处理能够促进E R F 6 对R O E 8 的激活效应。进一步的研究发现E R F 6 能够与M P K 3 6 发生直接的相互作用，M P K 6 能够磷酸化E R F 6 蛋白的S e r 2 6 6 和S e r 2 6 9 残基。E R F 6 磷酸化位点的突变会引起E R F 6 亚细胞定位的改变，E R F 6 D o 定位于细胞核中，而非活化状态的E R F 6 A A 主要存在于细胞质中。3 5 S - E R F 6 W r 、3 5 S - E R F 6 D o 超表达转基因植物
4、在萌发和生长早期对H 2 0 2 更加敏感，些活性氧应答基因的表达也明显增加。免疫共沉淀结果还显示H 2 0 2 和磷酸化能增加E R F 6 和M P K 6 复合体的积累。上述结果显示E R F 6 作为活性氧应答的转录因子，接受活性氧激活的M P K 6 的调控，介导了活性氧对于基因表达和幼苗生长发育的调控过程。本研究工作系统比较分析了H 2 0 2 对基因表达的调控作用，通过生物信息学和遗传学分析检测了在活性氧应答基因启动子中存在的氧化胁迫应答元件，并鉴定了其中一个顺式作用元件R O E 8 的结合蛋白E R F 6 的功能，发现R O S M P K 6 E R F 6 途径部分地介
5、导了活性氧对于基因表达的调控过程。这一研究为阐明活性氧应答的转录调控机制提供了重要的基因组学和遗传学线索。论文主题词：活性氧、基因表达、顺式作用元件、M P K 6 、E R F 6菊臼霄芥活性窜立答基因的转景谩控分子机制研究A b s t r a c tR e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s ( R O S ) h a sb e e nc h a r a c t e r i z e da sa l li m p o r t a n ts i g n a lm o l e c u l et h a tm e d i a t e sm a n yd e v
6、 e l o p m e n t a la n dp h y s i o l o g i c a lp r o c e s s e si np l a n t s ，w h i c hi n c l u d eb i o t i ca n da b i o t i cs t r e s sr e s p o n s e s ，s t o m o t a lm o v e m e m ，p r o g r a m m e dc e l ld e a t h ，g r o w t ha n dd e v e l o p m e n t R O Sa l s op l a y sag l o b a
7、 lr o l ei ng e n et r a n s c r i p t i o n S of a r , d e t a i l so ft h eR O Sr e s p o n s i v et r a n s c r i p t i o n a ln e t w o r ka r es t i l ll a r g e l yu n k n o w n T og a i ni n s i g h ti n t ot h ec o o r d i n a t i o no fg e n ee x p r e s s i o np r o f i l e su n d e ra b s
8、 c i s i ca c i d ( A B A ) a n dH 2 0 2a p p l i c a t i o n s ，g l o b a lc h a n g e si ng e n ee x p r e s s i o ni nr e s p o n s et oA B Aa n dH 2 0 2i nA r a b i d o p s i ss e e d l i n g sw e r ei n v e s t i g a t e db ym i c r o a r r a ya n a l y s i s 4 5 9t r a n s c r i p t sw e r ef
9、o u n dt Ob es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d ，w h e r e a sa n o t h e r2 21d e c r e a s e df o l l o w i n gH 2 0 2t r e a t m e n tc o m p a r e dw i t hc o n t r 0 1 T h e s er e s u l t ss u g g e s tt h eg l o b a lr o l eo fH 2 0 2i ng e n et r a n s c r i p t i o n T h et r a n s
10、c r i p t i o n a lr e s p o n s e si n d u c e db yt h ea p p l i c a t i o no fe x o g e n o u sA B Aa n dH 2 0 2o v e r l a p p e ds u b s t a n t i a l l y P r o m o t e r so fR O Su p - r e g u l a t e dg e n e sw e r es e l e c t e df o rab i o i n f o r m a t i c ss e a r c ht oi d e n t i f
11、yt h ep o t e n t i a lt r a n s c r i p t i o nf a c t o rb i n d i n gs i t e sr e s p o n s i b l ef o rR O Si n d u c e dg e n ee x p r e s s i o n ，a n df o u ro fe i g h tp o t e n t i a lR O Sr e s p o n s i v ec i s - e l e m e n t s ( R O E s ) a r es u f f i c i e n tt oc o n f e rar a p i
12、 di n c r e a s eo fl u c i f e r a s eu n d e rH 2 0 2a n d M Vt r e a t m e n ti n d i c a t e dt h e i rr o l e si nR O Sr e s p o n s i v eg e n et r a n s c r i p t i o n W ea l s of o u n dt h a ta nA P 2 E R E B Pt r a n s c r i p t i o nf a c t o rE R F 6c o u l db i n dt Ot h eR O E 8s p e
13、c i a l l y C o - e x p r e s s i o no fE R F 6e f f e c t o re n h a n c e dt h ee x p r e s s i o no fR O E 8d r i v e rl u c i f e r a s eg e n e ，w ea l s of o u n dt h a tE R F 6i n t e r a c t e dp h y s i c a l l yw i t hM P K 6i nv i t r oa n di nv i v o ，a n da l s os e r v e da sas u b s t
14、 r a t eo fM P K 6 T w oS e rr e s i d u e s , S e r2 6 6a n dS e r2 6 9w e r et h ep u t a t i v ep h o s p h o r y l a t i o ns i t eo fE R F 6 A f t e ra p p l i c a t i o no fH 2 0 2 ，p h o s p h o r y l a t i o nb yM P K 6 ，E R F 6r e l o c a l i z e sf r o mc y t o p l a s mt Ot h en u c l e u
15、 s E x p r e s s i o no fR O Sr e s p o n s i v eg e n e si ss t r o n g l yu p - r e g u l a t e di n3 5 S - E R F 6 盱a n d 3 5 S - E R F 6 wt r a n s g e n i cp l a n t s F u r t h e r m o r e ，g r o w t h so f3 5 S E R F 6 W Ta n d3 5 S E R F 6 D Ds e e d l i n g sa r em o r es e n s i t i v et O
16、H 2 0 2t r e a t m e n tt h a nW To r3 5 S - E R F 6 州t r a n s g e n i cp l a n t s I m m u n o p r e c i p i t a t i o nr e s u l t si n d i c a t e dt h a tH 2 0 2t r e a t m e n ta n dS St OD Dm u t a t i o na l s oi n c r e a s e dt h es t a b i l i t yo fE R F 6 - M P K 6c o m p l e x B a s e do nt h o s er e s u l t s ，t h eM P K 6 - E R F 6p a t h w a yh a se s t a b l i s h e dt h a ti tm e d i a t e dt h eR O Sr e s p o n s i v et r a n s c r i p t i o na n ds
