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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/15710
標題: | 阿拉伯芥乙烯生合成酵素ACS7功能性研究 Functional study of the ethylene biosynthesis enzyme ACS7 in Arabidopsis thaliana |
作者: | Shih-Jhe Huang 黃士哲 |
指導教授: | 張英?(Ing-Feng Chang) |
關鍵字: | 乙烯,ACS7蛋白,第三類ACS,磷酸化,14-3-3ω蛋白,交互作用,生長素極性運輸, Ethylene,ACS7,type III ACS,phosphorylation,14-3-3ω,interaction,auxin polar transport, |
出版年 : | 2012 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 乙烯是一種重要的植物賀爾蒙,它可以調節許多植物生長發育的過程,例如果實成熟、花的衰老、促進根毛生長和參與抵抗許多生物與非生物逆境。乙烯的生合成路徑可以被轉錄作用和後轉譯修飾所調控,目前轉錄作用調控已經有相當的了解,然而後轉譯修飾了解的並不多。阿拉伯芥共有九個1-aminocyclopropane-1-carboxylase synthase (ACS) 基因,可以依照是否被鈣離子依存蛋白質激酶 (CDPK) 和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化分成三類。第一類ACS有預測到會被CDPK磷酸化的位點和可以被MAPK6磷酸化; 第二類ACS只有預測到會被CDPK磷酸化的位點而第三類ACS則缺乏這兩個磷酸化的位點。已知ACS蛋白被CDPK或MAPK磷酸化會增加蛋白的穩定性,那麼第三類的唯一成員ACS7的穩定性和活性是如何被調控的目前所知有限,本研究即針對ACS7蛋白質功能進行探討。利用激酶-受質磷酸化反應 (kinase assay)來測試ACS7是否會被鈣離子依存蛋白質激酶磷酸化,結果顯示ACS7會被鈣離子依存蛋白質激酶16 (CDPK16)所磷酸化,進一步利用融合蛋白配合激酶-受質磷酸化反應找到三個磷酸化位點。利用雙分子螢光互補系統 (BiFC) 發現14-3-3ω蛋白質會和ACS7有直接的交互作用,且交互作用的位置在細胞質。蛋白質磷酸化或是和其它蛋白有交互作用通常會改變酵素本身的活性和穩定性,因此利用試管內酵素活性分析法 (in vitro enzyme activity assay) 來分析ACS7之活性是否有改變,結果顯示ACS7被CDPK16磷酸化後活性會上升。利用acs7-1 突變株來研究ACS7蛋白質在植物體內的功能。為探究acs7-1是否和鈣離子訊息傳遞有關,因此處理了鈣離子螯合劑EGTA來觀察外表型,已知植物幼苗處理EGTA會使植物的根部失去向地性。結果發現比起野生型而言,acs7-1突變株較能維持向地性,也就是acs7-1較能抵抗EGTA所帶來的抑制效果。再者,acs7-1是一個乙烯生合成的突變株,為了了解乙烯對向地性的影響,處理不同濃度的乙烯來觀察植株向地性,結果發現某濃度的乙烯是有助於植物的向地性。因植物的向地性已知和生長素的極性運輸(auxin polar transport)是有關的,因此處理NPA(一種生長素極性運輸的抑制劑)來觀察acs7-1的向地性。結果發現acs7-1比起野生型可以較能抵抗NPA的抑制效果,但還是會受到NPA的影響,本研究結果推論ACS7蛋白可能參與阿拉伯芥向地性的訊息傳遞。 Ethylene is one of the important plant hormones that regulate the developmental processes in plants. The ethylene biosynthesis pathway is a highly regulated process on both transcriptional and post-translational levels. The transcriptional regulation of these ethylene biosynthesis genes is well known. However, post-translational modifications of ethylene biosynthesis key enzyme ACC synthase (ACS) are still not understood yet. In particular, functions of type III ACC synthase (ACS7) in Arabidopsis are almost unknown. In order to investigate the protein function of ACS7, I conducted kinase assays on ACS7-fusion peptides to determine whether ACS7 protein could be phosphorylated by calcium-dependent protein kinase (CDPK). I observed that the ACS7 was phosphorylated by CDPK16. Furthermore, in bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay I observed that ACS7 showed physical interaction with 14-3-3ω. The phosphorylation and interaction with 14-3-3ω protein may change the enzyme activity of ACS7. I observed enzyme activity change in phosphorylated ACS. In order to further investigate the function of ACS7 protein in Arabidopsis, I introduced acs7-1 mutant and Arabidopsis seedlings even treated with calcium chelator EGTA. It is known that plants treated with EGTA will negatively influence the root gravitropism. The results indicated that acs7-1 can have more resistance to the inhibition of EGTA. I treated seedlings with the gradient concentration of ACC. The results revealed that certain concentration of ethylene will enhance the gravity response. Finally, I treated plants with NPA to see whether it makes any difference between WT and acs7-1 mutant. The results indicated that acs7-1 mutant can resist more to the inhibition of NPA, but it was greatly influenced by NPA in gravity response. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/15710 |
全文授權: | 未授權 |
顯示於系所單位: | 植物科學研究所 |
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