擬南芥短根突變體14-2M-4的表型分析與基因定位分析.pdf

1、根系是植物重要的地下器官，為植物地上部分提供水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，使其固定在土壤中，并能夠根據(jù)不斷變化的外在環(huán)境和內(nèi)在環(huán)境調(diào)整其生長(zhǎng)，使植物體更好地適應(yīng)環(huán)境。植物根系起源于根尖分生組織中的干細(xì)胞，干細(xì)胞位于特定的微環(huán)境中，通過(guò)細(xì)胞間的信號(hào)交流，維持干細(xì)胞活性與特征。根尖干細(xì)胞微環(huán)境（Root Stem Cell Niche,簡(jiǎn)稱RSCN）由根的靜止中心（Quiescent Center,簡(jiǎn)稱QC）和周圍的干細(xì)胞組成。RSCN結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定對(duì)

2、于根系的正常發(fā)育至關(guān)重要。本研究利用遺傳學(xué)方法篩選短根突變體，希望找到調(diào)控根尖干細(xì)胞微環(huán)境新的調(diào)控元件。
　　本實(shí)驗(yàn)室前期工作通過(guò)EMS化學(xué)誘變的方法建立了突變體庫(kù)。本研究利用前期獲得的短根突變體為材料，將其命名為14-2 M-4，通過(guò)對(duì)突變體表型的分析和基因的定位分析，獲得結(jié)果如下：
　?。?）14-2 M-4突變體的根尖分生組織細(xì)胞數(shù)減少，側(cè)根密度增加，花器官發(fā)育異常
　　14-2 M-4突變體的幼苗階段具有的根系

3、發(fā)育缺陷，主要表現(xiàn)為顯著的短根，分生組織長(zhǎng)度及分生區(qū)細(xì)胞數(shù)顯著減少，側(cè)根密度增加。此外，14-2 M-4突變體的花器官發(fā)育異常，角果著生位置異常。表明突變的基因影響擬南芥地上部分及地下部分的發(fā)育。
　?。?）14-2 M-4突變體中QC表達(dá)的報(bào)告基因及CyclinB1;1的表達(dá)受抑制
　　通過(guò)GUS染色分析，發(fā)現(xiàn)在14-2 M-4突變體中RopGEF7等報(bào)告基因的表達(dá)顯著減弱，Cyclin B1;1表達(dá)同樣減弱，說(shuō)明突變體中

4、根尖干細(xì)胞微環(huán)境的維持與分生組織區(qū)的細(xì)胞分裂活性受到了影響。
　　（3）14-2 M-4突變體中根干細(xì)胞決定基因PLT1和PLT2表達(dá)減弱
　　在14-2 M-4突變體中SHR與SCR的表達(dá)沒(méi)有受到明顯的影響，而PLT1和PLT2的表達(dá)則顯著減弱，這說(shuō)明突變的基因影響了PLT的信號(hào)通路介導(dǎo)的根尖干細(xì)胞微環(huán)境的維持。
　?。?）14-2 M-4突變體中PIN1的極性定位改變，改變了生長(zhǎng)素分布
　　14-2 M-4突

5、變體中生長(zhǎng)素輸出載體PIN1在中柱細(xì)胞中由底膜定位變?yōu)轫斈ざㄎ?，DR5::GUS在根尖的表達(dá)明顯減弱，說(shuō)明突變的基因通過(guò)影響PIN1的極性定位，改變了生長(zhǎng)素在根尖的分布。
　?。?）基因圖位克隆分析確定突變位點(diǎn)在染色體上的區(qū)間范圍
　　通過(guò)遺傳學(xué)分析表明，突變的基因遺傳特性符合孟德?tīng)栠z傳定律，即分離比為3:1，14-2 M-4突變體屬于單基因隱性突變。利用圖位克隆技術(shù)，把14-2 M-4突變體的突變位點(diǎn)，粗定位于三號(hào)染色體長(zhǎng)