试议花粉拟南芥NLC基因特异调控花粉外壁内层发育及花粉壁基因网络联系

论文导读：中文摘要5-6Abstract6-10第一章前言10-271.1花粉壁在植物中的重要作用10-111.2绒毡层发育相关基因的概述11-151.2.1SPOROCYTELESS(SPL)/NOZZLE(NZZ)基因11-121.2.2EMS1/EXS与TPD1基因以及绒毡层发育分化方式图12-141.2.3DYT1-TDF1-AMS-MYB103-MS1五个参与绒毡层发育的转录
摘要：花粉壁作为一种特殊复杂的细胞壁，主要由外壁和内壁组成，对植物的生殖发育及育性有重要作用。花粉外壁包含外层（sexine）和内层（nexine），其合成是由孢子体绒毡层负责的，而内壁则由配子体小孢子负责合成与调控。迄今为止，外壁内层的发育机制仍旧还不清楚。此篇论文报道了一个特异调控拟南芥花粉外壁内层的新基因NLC（Nexine Layer Controller）。该基因突变体的小孢子在减数分裂后破裂降解，导致雄性完全败育的表型。透射电镜结果显示在突变体的花粉发育后期，尽管外壁外层发育良好，外壁内层和花粉内壁特异性缺失。NLC基因编码的是AT-HOOK家族的蛋白质，在四分体时期的绒毡层中特异表达。这表明外壁内层的合成在四分体时期就开始形成，并且受绒毡层的调控。虽然nlc突变体中花粉外壁内层和内壁都有缺失，但是内壁发育的必需基因ATUSP在突变体背景下表达正常。这暗示了突变体中的花粉内壁合成并没有受到影响，而其沉积则依赖于外壁内层结构。在绒毡层细胞中，有着着转录因子“Dyt1-TDF1-AMS-AtMYB103-MS1”的遗传调控联系。本探讨通过进一步的遗传与表达实验，揭示了NLC基因作用于转录因子AMS的下游。基于以上结果，我们总结出绒毡层中的两条遗传通路：1.“Dyt1-TDF1-AMS-MYB103”负责花粉外壁外层的形成。2.“Dyt1-TDF1-AMS-NLC”负责花粉外壁内层的形成。通过染色质免疫共沉淀实验，提示了AMS直接调控NLC及MYB103基因的表达。此外，对我们还对花粉壁结构中外壁外层，外壁内层和内壁之间的发育及基因调控联系进行了讨论。关键词：AT-Hook论文花粉壁论文花粉外壁论文外壁外层论文外壁内层论文内壁论文绒毡层论文
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Abstract6-10
第一章 前言10-27

1.1 花粉壁在植物中的重要作用10-11

1.2 绒毡层发育相关基因的概述11-15

1.2.1 SPOROCYTELESS (SPL)/NOZZLE (NZZ)基因11-12

1.2.2 EMS1/EXS 与 TPD1 基因以及绒毡层发育分化方式图12-14

1.2.3 DYT1-TDF1-AMS-MYB103-MS1 五个参与绒毡层发育的转录因子14-15

1.3 花粉外壁发育方式15-20

1.3.1 花粉外壁概述15-18

1.3.1 初生外壁的成份和功能15-16

1.3.2 初生外壁相关基因的克隆16-18

1.3.3 初生外壁的形成是由孢子体细胞调控的18

1.3.4 波浪状细胞质膜结构对于花粉外壁的影响18

1.3.2 胼胝质概述18-20

1.3.2.1 胼胝质的形成18-19

1.3.2.2 胼胝质相关基因的克隆19-20

1.4 孢粉素概述20-22

1.4.1 孢粉素合成相关基因的克隆20-21

1.4.2 孢粉素合成代谢的调控21-22

1.5 AT-HOOK基序的发现及特点22-25

1.5.1 AT-hook蛋白质基序的类型以及与 DNA 的结合能力23

1.5.2 AT-hook蛋白质的功能探讨及其运用23-24

1.5.3 AT-hook蛋白在染色质结构组装中的作用24

1.5.4 蛋白质和下游靶基因的特异结合24

1.5.5 AT-hook蛋白质对于基因转录活性的调控24-25

1.5.6 AT-hook蛋白质在拟南芥发育的重要调控作用25

1.6 展望25-27

第二章 材料与策略27-30

2.1 材料27

2.

1.1 植物材料、质粒、菌株27

2.

1.2 工具酶和试剂27

2.2. 实验策略27-29

2.1 拟南芥的种植27

2.2 拟南芥植株的半薄切片观察27

2.3 胼胝质的观察27

2.4 花粉外壁和内壁染色27-28

2.5 透射电镜和扫描电镜28

2.6 亚历山大染色28

2.7 原生质体的制备和转化28

2.8 大肠杆菌的转化28

2.9 农杆菌感受态细胞的制备和转化28

2.10 拟南芥的转化28

2.11 质粒 DNA 的少量制备28

2.2.12 拟南芥植株 DNA 的小论文导读：LC基因的定位与克隆31-323.3nlc中不正常的小孢子发育32-343.4nlc突变体特异缺失外壁内层及内壁结构34-363.5nlc突变体中内壁无法沉积形成36-373.6NLC的表达方式浅析37-383.7NLC蛋白序列浅析及亚细胞定位38-403.8NLC与AMS的遗传学联系40-413.9NLC与MYB103的遗传联系41-433.10染色质免疫共沉淀（ChIP）43-44
量抽提28

2.13 TAIL-PCR28-29

2.14 RNA 抽提及反转录29

2.15 原位杂交29

2.16 染色质免疫共沉底29

2.3 实验中利用的引物及用途29-30

第三章 结果与浅析30-44

3.1 nlc 突变体的初步表型浅析与鉴定30-31

3.2 NLC 基因的定位与克隆31-32

3.3 nlc 中不正常的小孢子发育32-34

3.4 nlc 突变体特异缺失外壁内层及内壁结构34-36

3.5 nlc 突变体中内壁无法沉积形成36-37

3.6 NLC 的表达方式浅析37-38

3.7 NLC 蛋白序列浅析及亚细胞定位38-40

3.8 NLC 与 AMS 的遗传学联系40-41

3.9 NLC 与 MYB103 的遗传联系41-43

3.10 染色质免疫共沉淀（ChIP）43-44

第四章 讨论44-52

4.1．nlc 是目前已知唯一花粉外壁内层和内壁形成缺陷的突变体44-45

4.

2. 外壁内层在拟南芥花粉壁结构中的作用45-47

4.3 调控花粉外壁形成的基因的分控机制和作用47-49

4.4 拟南芥花粉壁形成历程49-52

致谢52-53
参考文献53-60
发表文章目录60