12112.nph3調(diào)節(jié)擬南芥下胚軸向光彎曲的機制研究

1、THEMEcHANIsMoFNPH3REGULATINGHYPocoIYLscURyEINARABIDoPsISADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByYourname：XuZhangshuiSupervisor：ProfZha

2、ngXiaoDate：June，2014摘要光是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，向光性可以使植物獲取更多的光源，是植物對復(fù)雜多變的外界環(huán)境一種適應(yīng)性反應(yīng)。植物向光性的調(diào)節(jié)涉及到多個光受體，主要是藍(lán)光受體向光素介導(dǎo)。向光素參與調(diào)節(jié)的藍(lán)光反應(yīng)包括氣孔開放，向光性，葉綠體運動，下胚軸的生長抑制，葉片延伸等。向光素結(jié)構(gòu)包括N端LOV感光區(qū)域和C端能發(fā)生自磷酸化激酶區(qū)，光照環(huán)境下LOV區(qū)與FMN通過保守的半胱氨酸共價結(jié)合在一起。向光素感受藍(lán)光刺激

3、會發(fā)生自身磷酸化介導(dǎo)藍(lán)光調(diào)節(jié)的生理反應(yīng)。在向光彎曲反應(yīng)中，藍(lán)光受體向光素PHOTl與PHOT2在藍(lán)光照射后發(fā)生自身磷酸化與NPH3，PKSl等蛋白結(jié)合，進(jìn)而調(diào)控生長素的極性運輸，誘導(dǎo)生長素在下胚軸中不對稱分布，促使向光彎曲。酵母雙雜交分析顯示，NPH3可與藍(lán)光受體PHOTl，PHOT2發(fā)生互作。表型分析發(fā)現(xiàn)，NPH3基因的突變可導(dǎo)致擬南芥缺失單側(cè)弱藍(lán)光和強藍(lán)光誘導(dǎo)的向光彎曲反應(yīng)，暗示NPH3可能作為一個分子開關(guān)決定著PHOTl，PHOT

4、2信號向下游的傳遞。進(jìn)而通過酵母雙雜交證明NPH3可與生長素運輸載體AUXl，PINl存在直接互作，推測NPH3可能調(diào)控著生長素的運輸引起向光側(cè)與背光側(cè)的生長素不對稱分布。課題組前期研究證實Ca2信號參與調(diào)控強藍(lán)光下下胚軸向光彎曲，然而酵母雙雜交實驗顯示NPH3并不與Ca2結(jié)合蛋白鈣調(diào)素蛋白相互作用，推測可能存在其他的機制參與調(diào)控向光彎曲。此外，課題組前期研究顯示PKSl與PHOTl，PHOT2，NPH3和鈣調(diào)素蛋白(CAM4／CAM5

5、／CAM7)存在相互作用。然而表型分析發(fā)現(xiàn)，PKSs(包括PKSl、PKS2和PKS4)單基因突變，表型類似于野生型表現(xiàn)向光彎曲，雙突變其向光彎曲度明顯降低，其對應(yīng)的三突變，擬南芥下胚軸幾乎不發(fā)生向光彎曲。上述結(jié)果暗示PKSs蛋白在調(diào)節(jié)擬南芥下胚軸向光彎曲反應(yīng)中功能冗余。鑒于NPH3基因的突變擬南芥缺失下胚軸向光彎曲，結(jié)合上述分析結(jié)果，推測擬南芥下胚軸向光彎曲主要由NPH3介導(dǎo)，PKSs家族蛋白在藍(lán)光受體PHOTl和PHOT2向NPH3