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被称为RAC/ROP鸟苷酸活化交换因子的RopGEFs(Guanine Nucleotide ExchangeFactor),是小G蛋白RAC/ROP上游的活化因子,它能够催化小G蛋白由GDP结合的非活性形式转化为GTP结合的活性形式。RAC/ROP作为一种分子开关调控植物体多种生长发育过程以及参与多种信号转导途径,包括花粉管的生长、根毛的发育、过氧化氢的产生以及参与生长素、脱落酸等植物激素的信号转导途径。RopGEF家族共有14个成员,它们的序列都含有一个保守的PRONE结构域,此结构域对于GEFs活化RAC/ROP具有非常重要的作用。目前,普遍认为RopGEFs是作为ROP GTPases的上游活化因子广泛参与ROP相关的生物学过程,但相关研究还比较少。
本论文,我们对RopGEF4和RopGEF10的功能进行了初步研究,获得了如下结果:
(1)构建了GEF4p-GUS和GEF10p-GUS载体并获得转基因植株,运用GUS组织化学染色法研究了Rop GEF4和Rop GEF10的时空表达模式,发现Rop GEF4在主根维管组织、根毛、子叶气孔、花瓣及雌蕊中均有表达,RopGEF10在主根维管组织、根毛以及花瓣中表达。
(2)用ABA分别处理GEF4p-GUS和GEF10p-GUS转基因幼苗,GUS表达都明显减弱,暗示RopGEF4和RopGEF10可能与ABA信号转导途径有关。
(3)对基因敲除突变体gef10-1和gef10-2分别进行NAA、BL和ABA反应测试,结果发现gef10两个突变体都对ABA表现出超敏反应,暗示着Rop GEF10可能作为负调控因子参与ABA信号通路。
(4)对gef10和gef4不同敲除突变体的表型观察,发现它们均出现了根毛严重变短变少的表型。
(5)为了进一步研究Rop GEFs的互作蛋白,我们运用酵母双杂交技术找到了一个与RopGEF10蛋白互作上游的RLK(Receptor-like Kinase) MZF-18,将其命名为RLK5,推测其可能位于RopGEF10上游。
(6)构建了RLK5p-GUS载体并获得转基因植株,通过GUS组织化学染色分析其时空表达模式,结果发现,RLK5在主根维管组织、叶片成熟维管组织以及茎尖分生组织中均有表达,且在茎尖分生组织中有很强的表达。
以上结果显示,RopGEF4和RopGEF10可能参与ABA信号转导途径,而RopGEF10有可能作为负调控因子参与ABA响应,并且RopGEF4和RopGEF10可能参与了根毛的发育调控。