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学号:2009207010 单位代码:10759

石河子大学
博士学位论文

拟南芥 AtPUB19 响应干旱胁
迫分子机制的研究

学位申请人刘永昌
孙杰教授
指导教师谢旗研究员
吴耀荣副研究员
申请学位门类级别农学博士
学科、专业名称作物遗传育种
植物重要农艺性状基因
研究方向
克隆与功能研究
所在学院农学院

2012 年 6 月
Study on the molecular mechanism of AtPUB19
involved in response to drought stress
in Arabidopsis

A Dissertation Submitted to
Shihezi University
In Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Doctor of Agriculture

By LiuYong-chang
(Crop Breeding and ics)

Dissertation Supervisor: Prof. Sun Jie
Prof. Xie Qi
Associate Prof. Wu Yao-rong

June, 2012
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研究生签名: 时间: 年月日

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研究生签名: 时间: 年月日
导师签名: 时间: 年月日
拟南芥 AtPUB19 响应干旱胁迫分子机制的研究

摘要

1. 研究目的
植物作为固着生长的生命体,无时无刻不受到外界环境的影响,当环境不适合植物生长和发育
时就会对其产生胁迫。胁迫主要分为生物胁迫和非生物胁迫两种,其中非生物胁迫是导致粮食作物
减产的重要原因。干旱是最重要的非生物胁迫之一,每年全世界主要粮食作物减产的 50%都是由干
旱胁迫造成的。随着干旱和半干旱地区面积的增加、全球气候的变暖及水资源的短缺等问题日益严
重,干旱胁迫的危害越来越大。因此鉴定干旱胁迫相关的基因并研究其功能具有非常重要的理论意
义和应用价值。
植物在应对非生物胁迫过程中会启动或调节很多相关基因的表达。除了从转录水平调节胁迫相
关基因的表达以外,蛋白翻译后的修饰在这一过程中也起了关键作用。泛素化作为一种重要的蛋白
翻译后的修饰方式,在高等植物中参与了很多细胞学过程,包括细胞周期、光周期、激素、信号转
导、新陈代谢和 DNA 修复及植物应对胁迫的反应。数量众多的泛素连接酶决定了底物特异性。U-box
泛素连接酶是最近发现的一类具有泛素连接酶活性的 E3 , 也是泛素/ 蛋白酶体系统
(Ubiquitin/proteasome system)的重要组分。我们对现有的芯片数据库进行大规模的分析及筛选,
试图寻找参与胁迫响应过程的 RING 或 U-box 类型的泛素连接酶。
2. 研究方法与结果
通过筛选发现 At1g60190 的表达受到多种非生物胁迫和 ABA 诱导。在正常条件下,我们没有检
测到 AtPUB19 的转录产物,但干旱、高盐、冷和 ABA 诱导后,表达量明显升高。通过 Northern blot
检测该基因在不同组织中表达情况,结果发现 AtPUB19 在幼苗中没有表达;在根、花和角果中有微
弱的表达,在茎和叶片中表达都比较高。 AtPUB19 基因启动子驱动 GUS 基因表达结果再次验证了
Northern blot 的结果,更详细的组织表达模式分析发现该基因在花药及角果的顶端中有较高的表达。
进一步对其编码的蛋白进行分析发现,AtPUB19 编码一个 U-box 类型的泛素连接酶,即 Pla