拟南芥多巴胺β羟化酶的组织表达和调控ABA信号的初步研究开题报告

 2022-02-07 20:43:35

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

多巴胺β 羟化酶(dopamine β-hydroxylase, dbh)催化多巴胺(da)转变为去甲肾上腺素(ne), 属于儿茶酚胺代谢中的生物合成酶(condray r etal,2011)。儿茶酚胺是一类含有邻苯二酚基的生物胺,广泛存在于动物中,主要功能是增强机体在多种应变因素影响下的适应能力,同时也是哺乳动物神经传导中一类重要的神经递质,在调节神经活动方面有着重要的生理功能和药理作用。在动物中, dbh 是 ne 合成过程中的限速酶,在儿茶酚胺合成中起催化限速的作用,同时也可以作为识别 ne 能神经元的标志酶,在急性应激反应、精神分裂症、高血压等症状中都起着一定作用,并且da和ne在临川医学中有重要的药用价值(tao yang, dingxiu-fang et al,2011)。在植物中目前还没有相关文献报道dbh在植物中的作用机制。

儿茶酚胺在植物体内有着重要的生理功能,能够调节植物细胞的多种活动。(1)儿茶酚胺是一类活性氧清除剂和抗氧化物质,参与活性氧清除过程,降低光合作用中氧气的产量(k. kanazawa,h. sakakibara,2000)。(2)经研究,儿茶酚胺其生物合成受环境胁迫因子的调控。swiedry等用脱落酸处理铃薯叶片,发现多巴胺合成过程中相关酶的活性增强,从而使其含量增加;暗处理和红外照射,酶活性减弱,说明儿胺可增强植物对环境的适应能力,提高对病原体的抗性(a. swiedrychet al,2004)。(3)儿茶酚胺和植物激素相互作用影响植物的生长发育。有实验研究,在含有30um iaa的sh培养基中,添加10-100um的肾上腺素,能促进果园草体细胞胚胎发育。如果肾上腺素的含量增加到500um,则会产生抑制作用(a. kuklin, b.conger,1995)。(4)茶酚胺也影响植物开花。yamaguchi等证明,儿茶酚基和乙胺基是植物开花必不可少的化学结构(s. yamaguchi et al,2001)。(5)儿茶酚胺调节植物糖代谢。将根茎中放置4℃,多巴胺,去甲肾上腺素和肾上腺素水平显著减少(j. szopa, g et al,2001),可溶性糖水平和呼吸强度增加,淀粉含量减少(l.m. hilletal,1996)。

关于儿茶酚胺的受体,verelst等在植物体内鉴别出一类doh-cb蛋白,这类蛋白具有多巴胺-β-羟化酶活性区(doh)和cyt b561电子传递区(cb),能调节儿茶酚胺的活动。拟南芥中doh和cb的氨基酸序列相当保守,而且在生长素的诱导下可以与多巴胺发生结合(w. verelst et al,2004)。但目前对儿茶酚胺在植物中的作用机理还有待鉴定,探究dbh生物功能对儿茶酚胺的调控机制具有十分重要的生物学意义。

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2. 研究的基本内容和问题

本实验以dbh缺陷型拟南芥突变体材料、dbh突变体回补材料及dbh过表达转基因材料为研究对象,①通过组织定位和亚细胞定位,确定dbh在拟南芥中的分布及在各组织器官中的表达量。②确定dbh的互作蛋白③明确dbh在拟南芥生长发育中的调控作用及其作用机理。

本实验以dbh缺陷型拟南芥突变体材料、dbh突变体回补材料及dbh过表达转基因材料为研究对象,①通过组织定位和亚细胞定位,确定dbh在拟南芥中的分布及在各组织器官中的表达量。②确定dbh对aba信号的调控作用③明确dbh在拟南芥生长发育中的调控作用及其作用机理。

研究内容:

1) 利用不同浓度的aba处理野生型wt,dbh缺陷突变体拟南芥(dbh-1,dbh-2),比较表型差异并进行数据统计。

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3. 研究的方法与方案

研究方法

(1)拟南芥突变体的鉴定

3引物法突变体鉴定:设计三条引物lp、rp和lb1.3,lp、rp是根据t-dna插入位点两端约1000bp的拟南芥dna基因序列上设计的引物,lb1.3是根据t-dna插入载体rb端设计的序列。野生型突变体扩增出一条约1000bp的条带,纯合突变体突变体扩增出一条约400-700的条带,杂合突变体突变体扩增出2条带。

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4. 研究创新点

本实验以DBH缺陷型拟南芥突变体材料、野生型拟南芥为研究对象,①通过组织定位和亚细胞定位,确定DBH在拟南芥中的分布及在各组织器官中的表达量。②确定DBH对ABA信号的调控作用③明确DBH在拟南芥生长发育中的调控作用及其作用机理。

本实验使用到了很多较为先进的研究技术,如qRT-PCR、表达载体构建等等。且本人在实习期间学习了一些分子生物学的操作方法,能够较为熟练的完成一些实验操作。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2018/10-2018/12 构建过表达载体,gus体,dbh –pro-pbi101并侵染拟南芥野生型wt,做组织及亚细胞定位,并筛选出纯合材料。对缺陷突变体进行pcr鉴定

2019/1-2019/4 gus染色分析构建载体并筛选出侵染纯合体进行处理,进行表型观察,并进行数据统计,探究其作用机理。

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