擬南芥中性蔗糖酶基因AtNIN1（neutral invertase）的功能及其在側(cè)根發(fā)育中的調(diào)控機(jī)制研究.pdf

1、蔗糖的分解對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用，不僅調(diào)控著體內(nèi)碳源的分配，而且提供己糖依賴的糖信號(hào)的起始。蔗糖的分解主要有蔗糖酶或蔗糖合成酶參與的兩條路徑，植物中蔗糖酶包括酸性蔗糖酶和中性/堿性蔗糖酶。大量的研究表明酸性蔗糖酶在植物傷害的防御、細(xì)胞分化、果實(shí)的發(fā)育等過程中發(fā)揮重要的功能。但對(duì)中/堿性蔗糖酶的研究甚少，中/堿性蔗糖酶在植物發(fā)育中的功能仍然未知。 滲透脅迫通過抑制側(cè)根頂端分生組織的激活從而抑制側(cè)根的發(fā)育。已知ABA在這個(gè)抑

2、制過程中發(fā)揮了重要作用，但具體的分子機(jī)制仍不清楚。我們篩選到一個(gè)滲透脅迫抑制側(cè)根發(fā)育不敏感的突變體，經(jīng)基因克隆得知該突變體是由于一個(gè)中性蔗糖酶基因突變導(dǎo)致而成，命名為Atnin1。經(jīng)過對(duì)Atnin1突變體和AtNIN1基因的研究我們得出以下結(jié)論： 1.AtNIN1基因突變導(dǎo)致了擬南芥主根的縮短，降低了高滲對(duì)側(cè)根抑制的敏感性。CycB1-GUS轉(zhuǎn)基因材料的結(jié)果顯示滲透脅迫條件下，Atnin1突變體在側(cè)根原基和側(cè)根分生區(qū)的細(xì)胞分裂活

3、性要高于野生型。 2.AtNIN1基因還調(diào)控植物地上部的發(fā)育包括花序的提前抽出，葉片、果莢變小，植物矮小等。 3.圖位克隆的結(jié)果顯示Atnin1突變體是由于中性蔗糖酶基因AtNIN1突變導(dǎo)致而成，回復(fù)結(jié)果也充分證明了這一結(jié)論。 4.AtNIN1特異性地催化蔗糖分解為葡萄糖和果糖，這不同于酸性蔗糖酶，后者大都是β-果糖苷酶類，二者在蛋白序列上也無同源性。中性蔗糖酶是植物和光()細(xì)菌所特有的一類基因。 5.滲

4、透脅迫可以誘導(dǎo)體內(nèi)中性蔗糖酶活性的增加，Atnin1突變體內(nèi)的中性蔗糖酶活性在正常和滲透處理?xiàng)l件下都低于野生型。糖含量測(cè)定的結(jié)果顯示不論在對(duì)照和甘露醇處理?xiàng)l件下，Atnin1體內(nèi)己糖對(duì)蔗糖的比例都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于野生型的比例。 6.Atnin1對(duì)葡萄糖、ABA抑制側(cè)根的敏感性要高于野生型，外源低濃度的葡萄糖或ABA就能回復(fù)滲透脅迫對(duì)Atnin1側(cè)根發(fā)育的抑制。這說明葡萄糖和ABA信號(hào)傳導(dǎo)的路徑在Atnin1突變體內(nèi)并沒有中斷，而是由于