擬南芥干旱脅迫的分子和生理分析揭示了植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)的初期反應(yīng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 題目：擬南芥干旱脅迫的分子和生理分析揭示了植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)的初期反應(yīng)2. 背景知識(shí)：對(duì)由土壤水分虧缺引起的干旱，植物會(huì)表現(xiàn)出一系列的抗旱機(jī)制，進(jìn)一步把這些抵抗行為分為干旱逃避和耐干旱兩種。干旱逃避是植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程不與干旱相遇逃避干旱危害，即在干旱來(lái)臨前完成生命周期的能力；或植物具有防御干旱的能力，以抵御干旱對(duì)植物的有害影響，使植物在干旱下仍能維持正常的生理狀態(tài)（逆境排外）。耐干旱是在植物組織低水勢(shì)下抵抗水分虧缺的能力，植物可以通過(guò)代謝反應(yīng)阻止、降低或修復(fù)由逆境造成的損傷，使其在逆境下仍保持正常的生理活動(dòng)。3.用來(lái)檢驗(yàn)植物的耐受性和抗性反應(yīng)的干旱處理方法有

2、很多種：累積干旱（pDr）即水分被抑制一段時(shí)間直到可以觀察到萎焉癥.這種干旱處理方法通常用來(lái)確定存活率或檢測(cè)基因表達(dá)的變化。 然而，累積干旱（pDr）處理的一個(gè)缺點(diǎn)是，由于土壤水分濕度不能控制，它不能用來(lái)比較不同生長(zhǎng)特性下不同基因型的行為功能。為了模擬田間條件和量化干旱反應(yīng)，可以利用以下方法：可控制的干旱處理，就是使植物處于土壤水分虧缺的恒定水平，對(duì)植物非致死干旱反應(yīng)的基因型和生態(tài)型進(jìn)行評(píng)估。4.材料與方法1.生長(zhǎng)條件和干旱處理將擬南芥生態(tài)型（哥倫比亞）種子播于濕潤(rùn)的泥炭團(tuán)中，分層的在4放置2天，然后轉(zhuǎn)移至2210小時(shí)光照(100 mole m-2 s-1)的培養(yǎng)室里。實(shí)驗(yàn)的最開(kāi)始，對(duì)做干旱處

3、理的泥炭團(tuán)在播種之前進(jìn)行稱(chēng)重以確定泥炭團(tuán)里的水分含量?？煽刂频闹械雀珊禇l件(mDr)是給植物田間持水量的30%，即200%或每克干土壤含2克水。5. 為了做到這點(diǎn)，制作了一個(gè)半自動(dòng)的系統(tǒng)：一個(gè)天平連接在計(jì)算機(jī)上利用軟件來(lái)操作，軟件使輸入的重量直接進(jìn)入Excel系統(tǒng)，Excel軟件運(yùn)用一系列的方程計(jì)算每個(gè)稱(chēng)量的泥炭團(tuán)中的含水量，最終需水量，所需加水量。每天都需要對(duì)泥炭團(tuán)進(jìn)行稱(chēng)量，通過(guò)計(jì)算補(bǔ)充水分，使其維持在田間蓄水量的30%即mDr水平。本實(shí)驗(yàn)分為三組：第一組播種后（DAS）25天進(jìn)行上述處理，第二組播種30天后處理，第三組播種35天后處理。同時(shí)三組植物分別表現(xiàn)為 ：8片葉子10片葉子、12片葉

4、子。6. 對(duì)累積水分虧缺（pDr）處理，植物也是在上述培養(yǎng)室中培養(yǎng)，播種后35天不給于水分，泥炭團(tuán)保持干燥，通過(guò)稱(chēng)量泥炭團(tuán)的重量使其達(dá)到所需要的累積水分虧缺水平（pDr）。在這項(xiàng)研究中進(jìn)行兩個(gè)水平上的測(cè)定：萎焉水平和萎焉前一天（萎焉前水平）.7. 2.植物生長(zhǎng)期生長(zhǎng)率的測(cè)定如上所述，植物在正常生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)，然后采摘不同時(shí)期的植物測(cè)其生物量。第一組播種后25天采摘，第二組播種后30天采摘，第三組播種后35天采摘。這些日期不像上面所述的干旱處理的時(shí)間，而是收獲的真正時(shí)間。兩個(gè)不同發(fā)育時(shí)期的生長(zhǎng)率：播種后25-30天和播種后30-35天，利用公式計(jì)算：相對(duì)生長(zhǎng)率（RGR）=(lnW2-lnW1)/

5、(t2-t1)生長(zhǎng)率通過(guò)生物量和葉面積來(lái)測(cè)定。葉面積,通過(guò)掃描干旱處理和水分充足條件下的葉子利用J圖像來(lái)測(cè)定。通過(guò)計(jì)算相對(duì)膨脹率來(lái)描述生物量。8. 3.中等干旱條件下的脫落酸和JA突變體在我們的中等干旱條件下可以檢測(cè)到脫落酸缺乏和JA突變體的信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)用到的突變體有abi1 (SALK_C),蛋白磷酸化酶，引起對(duì)ABA不敏感的顯性突變coi1 (SALK_C),對(duì)響應(yīng)茉莉酮酸酯類(lèi)是必須的jin1 (SALK_C), jar1 (CS8072) in Col background, 腺苷酸形成酶，abi1 (CS22), aba1 (CS21) in Ler background玉米黃質(zhì)環(huán)氧化

6、酶，玉米黃質(zhì)到紫黃質(zhì)的環(huán)氧化，ABA合成的第一步4.氣體交換測(cè)定在中等干旱條件下對(duì)五個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定：中等干旱 (mDr) 處理的-1, 0 ,1 ,2, 3天。氣體交換的測(cè)定在氣體流動(dòng)率為150 mole s-1, CO2 400 mole,濕度為 50%.的條件下用LICOR 6400XT和擬南芥擴(kuò)展室來(lái)測(cè)定。9. 5.生化分析干旱條件和水分充足條件下植物進(jìn)行淀粉分析，對(duì)植物在以下不同的時(shí)間點(diǎn)采樣：干旱處理（）的，天水分充足的采樣時(shí)間點(diǎn)同上。采樣在傍晚淀粉積累量達(dá)到最高值時(shí)進(jìn)行.采樣后將其保存在。將每個(gè)樣本在液氮中研磨成良好的粉末，稱(chēng)重，然后利用酶染色淀粉試劑盒對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行定量分析。脫落

7、酸的量化即在以下不同的時(shí)間點(diǎn)采樣：中等干旱處理的 第0， 1 ，2天。脯氨酸在中等干旱條件下第3,4天取樣，用上述方法進(jìn)行量化.10. 6.基因表達(dá)模式分析7.擬南芥后基因芯片基因探針圖譜分析8.啟動(dòng)子分析9.基因功能富集分析10.利用qRT-PCR進(jìn)行基因表達(dá)分析11植物對(duì)適度干旱（mDr）的時(shí)間性反應(yīng)為了研究擬南芥對(duì)可控制的土壤水分虧缺性干旱反應(yīng)，在不同的植物發(fā)育時(shí)期測(cè)定適度干旱（mDr）效果（見(jiàn)圖1）。根據(jù)控制植物水分的生長(zhǎng)時(shí)期不同分為三類(lèi)：播種后25天、播種后30天、播種后35天。這些生長(zhǎng)時(shí)期相當(dāng)于在擬南芥的6-葉期、8-葉期、10-葉期停止給植物澆水。12圖2顯示了適度干旱（mDr）

8、處理和水分充足條件相比，最高的生物相對(duì)減少率是在播種后30天進(jìn)行干旱處理的植物，播種后25天進(jìn)行干旱處理的也很明顯，播種后35天進(jìn)行干旱處理對(duì)干旱的反應(yīng)最不敏感（圖2A）。擬南芥生態(tài)型哥倫比亞植物的生長(zhǎng)速率由兩個(gè)發(fā)育時(shí)期決定的：播種后25-30天和播種后30-35天。植物的生長(zhǎng)速率（生物量和葉面積）在第一發(fā)育階段即播種后25-30天比第二發(fā)育階段播種后30-35天高些。（圖2B）由圖可以看出干物質(zhì)積累和葉片擴(kuò)張明顯減慢，生長(zhǎng)明顯受阻。RB：生物量的相對(duì)減少率RGR:相對(duì)生長(zhǎng)率RER：相對(duì)膨脹率DAS：播種后的天數(shù)13LRWC(葉片相對(duì)含水量) SWC（土壤含水量） DMD（mDr的處理時(shí)間）

9、WW （充足水分條件）DRT（干旱條件） 在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)定植物樣本和土壤中的相對(duì)含水量（圖2C和D）。14葉子的相對(duì)含水量（LRWC）的測(cè)量值顯示植物在mDr處理前1天開(kāi)始感知干旱（圖2C）.在mDr的第0天（mDr的開(kāi)始）葉子的相對(duì)含水量（LRWC）減少，一直持續(xù)到適度干旱處理后1天（圖2C和D）。然而，在適度干旱處理后第2天葉子相對(duì)含水量（LRWC）開(kāi)始增加到水分充足條件的正常水平（圖2C），土壤含水量從mDr處理后第1天開(kāi)始直到mDr處理的最后一直保持恒定不變（圖2D）。15激素途徑突變體的干旱反應(yīng)在mDr條件下，敲除ABA信號(hào)傳送和生物合成反應(yīng)的基因的突變體在兩組擬南芥中被測(cè)定。在可控

10、制的適度干旱（mDr）條件下和水分充足的條件下相比，生長(zhǎng)的減少量（測(cè)定的生物量）為不同的基因型和野生型相比較提供了一個(gè)參數(shù)，辨別出了對(duì)干旱敏感/有抗性的變異的基因型。生物量的相對(duì)低減率（RB）=（BDRT）/Bww Bww是充足水分條件下生物量；BDRT是中等干旱條件下生物量。16 RB(生物量的相對(duì)減少率) WW（充足水分條件） DRT（干旱處理?xiàng)l件） WT（野生型）ABA信號(hào)發(fā)送突變體（abil）和生物合成突變體（abal）和各自的野生型相比對(duì)干旱脅迫更敏感（圖3A.B）。17茉莉酸反應(yīng)突變體coil和jinl在mDr處理的第10天顯示了顯著的干旱抗性（圖3C和D）。其它茉莉酸反應(yīng)突變體j

11、arl顯示了干旱反應(yīng)表現(xiàn)型但和野生型沒(méi)有顯著的差異。這種茉莉酸突變體的反應(yīng)和coil和jinl相比更加緩和，可能是因?yàn)閖arl的等位基因并沒(méi)有完全敲除而是一種氨基酸置換的突變體.18對(duì)mDr反應(yīng)的氣體交換參數(shù)的改變Pn：光合作用gs：氣孔導(dǎo)度Ci：內(nèi)部CO2濃度WW：充足水分條件19在mDr處理后第1天氣孔電導(dǎo)率下降至水分充足條件下的59%（圖4A）。在mDr處理前1天和處理的當(dāng)天氣孔電導(dǎo)率降低將近50%（圖4A），并且會(huì)繼續(xù)下降直到mDr處理后第2天，大約降低水分充足條件下的40%。在mDr處理后第3天氣孔電導(dǎo)率會(huì)增加到水分充足水平。內(nèi)部CO2濃度也表現(xiàn)出同樣的趨勢(shì)（圖4A）然而光合作用表現(xiàn)

12、了不同的趨勢(shì)，mDr處理后第1天沒(méi)有下降，第2天和水分充足條件的相比下降了10%（圖4A）.20在mDr處理后第1和第2天瞬時(shí)水分利用率（WUEi）比水分充足條件下高（圖4B），在mDr處理后第1和第2天高于4mol mmol-1而水分充足條件下瞬間水分利用率大約為2mol mmol-1，在-1,0,3瞬間水分利用率和水分充足條件下相同。（圖4B）WUEi：瞬時(shí)水分利用效率WW:充足水分條件DRT:干旱處理?xiàng)l件DMD:中度干旱處理時(shí)間21. 植物對(duì)土壤水分虧缺的轉(zhuǎn)錄應(yīng)答反應(yīng)的描述為了了解干旱脅迫下基因表達(dá)的整體效應(yīng)，以mDr(第1天和第10天)和累積干旱條件下的小葉片為材料進(jìn)行了微序列（基因芯

13、片）分析。不同的表達(dá)分析顯示了在對(duì)mDr反應(yīng)的早期（mDr處理后第1天）很多基因（2039個(gè)）都受到了顯著地?cái)_亂。然而，在中等干旱脅迫持續(xù)了一段時(shí)期后（第10天）明顯較少的基因（728個(gè)）表現(xiàn)出一些反應(yīng)。通過(guò)這些反應(yīng)相對(duì)比，對(duì)累積干旱(pDr即萎焉)的反應(yīng)中基因表達(dá)受到了嚴(yán)重的而影響：7648種差異性表達(dá)（DE）基因-大約占基因組的30%-全都是已知的壓力反應(yīng)基因和程序。22. 首先在基因水平進(jìn)行這三種反應(yīng)（mDr處理后第1天，第10天，pDr）的比較（圖5）。mDr和pDr處理有178個(gè)共同的差異性表達(dá)基因（91個(gè)上調(diào)，87個(gè)下調(diào)）而mDr處理中有1083個(gè)特異的基因（545個(gè)上調(diào)，538個(gè)

14、下調(diào)）。23. 在mDr處理后第1天和pDr處理中的上調(diào)基因是主要的水分缺失反應(yīng)基因（q-值1E-15），對(duì)ABA刺激(q1E-12.6), 滲透壓(q1E-8.1),寒冷(q1E-4.1)和氧化(q1E-2.5)的壓力反應(yīng)的重疊基因。這些基因中其中幾個(gè)表達(dá)動(dòng)力學(xué)已通過(guò)qRT-PCR技術(shù)被證實(shí)。在mDr處理后第1天和pDr的材料中我們已知的被干旱影響的細(xì)胞的基本過(guò)程包括DNA包裝（q1E2.6）,核糖體的生源（q1E-2.9）和蛋白質(zhì)折疊（q1E-3.2）都被下調(diào)。因此，植物具有對(duì)mDr的早期反應(yīng)和對(duì)累積水分虧缺的經(jīng)典反應(yīng)是相似的。但是，嚴(yán)重的影響包括光合作用基因(q1E-20.7)下調(diào)及相關(guān)

15、過(guò)程僅限于pDr。24. 大部分典型的水分虧缺反應(yīng)的基因表達(dá)在mDr處理后第1天和pDr條件下是上調(diào)的，在相似的控制條件下，隨著植物生長(zhǎng)到持續(xù)mDr的第10天其中一些基因甚至被下調(diào)（q1E-2.8）。這些急劇變化的反應(yīng)很可能是因?yàn)橹参飳?duì)持續(xù)壓力的適應(yīng)。在這個(gè)階段中，這些上調(diào)的基因中有幾個(gè)激素（ABA）介導(dǎo)的信號(hào)發(fā)送基因（q1E-2.1），這些基因可能介導(dǎo)了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。硫配糖體（q1E-4）,IAA-衍生物（q1E-2.9），JA(q1E-2.8)和特定的長(zhǎng)鏈脂肪酸（q1E-2）的新陳代謝基因在mDr處理后第10天都是下調(diào)基因。細(xì)胞壁增厚涉及到的一些基因（q1E-2.9）和少數(shù)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的基

16、因（q1E-2.8）只有在mDr處理后第10天和mDr Day10-pDr條件下為下調(diào)基因。這些都支持了一般而言持久的水分缺乏阻礙細(xì)胞生長(zhǎng)的觀點(diǎn)。25. 干旱反應(yīng)基因的順式調(diào)節(jié)為了鑒定順勢(shì)調(diào)節(jié)因子可能介導(dǎo)已鑒定出來(lái)的干旱反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子探索傳遞途徑：（CRE-discovery pipeline）:利用一個(gè)脫-新基序探索工具FIRE來(lái)發(fā)現(xiàn)新的因子，并把這些發(fā)現(xiàn)的因子和權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)已知的順式因子作對(duì)比，取出順式調(diào)節(jié)因子中有意義的序列.分析mDr處理后1天、10天和pDr基因序列（進(jìn)一步分為上調(diào)和下調(diào)）的順式因子傳遞途徑，來(lái)鑒定幾個(gè)已知的和新發(fā)現(xiàn)的順式調(diào)節(jié)因子（CREs）2

17、6. 順式調(diào)節(jié)因子突顯在mDr處理后第1天和pDr的上調(diào)基因中，這和實(shí)驗(yàn)鑒別的ACGT-包含在ABRE-(ABA響應(yīng)元件)序列ACGTG(G/T)C中高度相似（見(jiàn)圖5）。在pDr-ABRE中位置6(G/T)的簡(jiǎn)并性恰好保留下來(lái)，而在mDr Day01-ABRE中它是嚴(yán)格的T.有趣的是， mDr Day10的下調(diào)基因中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)因子和ABRE -A(A/C)(A/C)RCGTG非常相似。27. 在mDr Day01的上調(diào)基因和mDr Day10的下調(diào)基因中發(fā)現(xiàn)另一個(gè)支持反向調(diào)節(jié)的因子和DRE/CRT-序列(A/G)CCGAC高度相似.適度干旱處理后第1天（mDr Day01）中的上調(diào)基因中鑒別出

18、的UPRE-類(lèi)似因子給予了有力的證實(shí)。與此相反，一種UPRE-類(lèi)似因子在pDr的下調(diào)基因中被鑒別出來(lái)。這里必須指出在mDr Day10和pDr條件下，下調(diào)基因中蛋白質(zhì)折疊非常豐富，這證實(shí)了在這兩個(gè)處理中蛋白質(zhì)折疊是受影響的。28. 在mDr Day01上調(diào)基因和mDr Day10上調(diào)和下調(diào)基因中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)富含AT序列的元件：前者和光反應(yīng)基因的順式調(diào)節(jié)因子相似，后者和擬南芥中控制生理節(jié)奏的夜晚環(huán)境基因表達(dá)相似。一種新的順式調(diào)節(jié)因子（CRE） (G/T)(A/C)CAGCT(A/C/G)(A/T) 在mDr Day10的下調(diào)基因中被鑒別出來(lái)，它非常豐富但是它的功能我們還不知道。29. 干旱脅迫下細(xì)

19、胞的新陳代謝總體的基因表達(dá)分析顯示了在pDr-萎焉干旱條件下大量的光合作用基因下調(diào)，而在mDr條件下變化很不明顯。在擬南芥中多于50%的光合作用產(chǎn)物以淀粉的形式儲(chǔ)存。因此，我們檢驗(yàn)兩種干旱處理中關(guān)于淀粉的生物合成和降解基因表達(dá)的結(jié)果。在pDr條件下，淀粉的生物降解中的兩種酶即-淀粉酶、-淀粉酶，分別以log21.5、log23的速率表達(dá)。在mDr條件下只有-淀粉酶以log20.4的速率表達(dá)。為了證實(shí)這些觀察結(jié)果，在這兩種干旱處理中對(duì)植物樣本進(jìn)行了量化。在下午的后期采收生長(zhǎng)期相同的植物體，即萎焉1天的植物和mDr處理后1天的植物。淀粉分析表明在萎焉的植物中沒(méi)有淀粉積累，而mDr處理后1天的植物淀

20、粉累積量和正常植物差不多（具體數(shù)據(jù)未給出）。30. 對(duì)mDr處理以時(shí)間程序的氣體交換測(cè)量顯示了植物的光合作用速率幾乎接近正常水平（圖4A）。因?yàn)閿M南芥大于50%的光合作用產(chǎn)物都以淀粉的形式儲(chǔ)存，因此在mDr條件下以時(shí)間程序進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中我們需要通過(guò)淀粉的量化來(lái)確定氣體的交換量。淀粉的濃度在5個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)確定：mDr處理的-1,0,1,2,3天，這些時(shí)間點(diǎn)的淀粉濃度和水分充足條件下相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的淀粉濃度沒(méi)有顯著地區(qū)別（數(shù)據(jù)未給出）。為了測(cè)定mDr條件下滲透壓的適應(yīng)性，在mDr的第3天和第4天對(duì)脯氨酸的含量進(jìn)行了測(cè)定。我們發(fā)現(xiàn)干旱處理?xiàng)l件下和水分充足條件下相比沒(méi)有顯著地變化。31. 因?yàn)槊撀渌?ABA)

21、是最重要的壓力激素，我們也在mDr條件下以時(shí)間程序進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中對(duì)ABA濃度的變化進(jìn)行了測(cè)定。在mDr處理的當(dāng)天植物積累了很高濃度的ABA，濃度繼續(xù)升高直到mDr處理后1天（見(jiàn)圖8A），在mDr處理后第2天ABA濃度開(kāi)始下降。32. 干旱脅迫下壓力信號(hào)傳送途徑基因的表達(dá) 在pDr萎焉前（PPW）條件下和mDr條件下相比，ABA生物合成基因NCED3被多誘導(dǎo)了4倍（見(jiàn)圖8B）pDr條件下與mDr條件下相比，干旱反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子DREB2A被誘導(dǎo)至更高的水平。在兩種干旱處理中另一個(gè)基因RD29B顯示了差異性表達(dá)，它在pDr條件下被誘導(dǎo)了將近100倍，而在mDr處理后第1天它變化了20倍（圖8B）。測(cè)定的

22、其它壓力信號(hào)傳送基因的干旱反應(yīng)表達(dá)水平在兩種干旱處理?xiàng)l件下沒(méi)有顯著的不同（圖8B）。33. 壓力信號(hào)傳送途徑（ABA依賴型和非ABA依賴型）中的兩種關(guān)鍵基因的表達(dá)水平在mDr處理分析中以時(shí)間程序被量化。NCED3是ABA生物合成中的一種關(guān)鍵酶，它在mDr處理的第0天和第1天與第-1,2,3天相比被高度誘導(dǎo)表達(dá)（圖8C）。在mDr處理的當(dāng)天（0day）ABF3(ABA依賴型途徑中的基因)的表達(dá)量很高，之后它的表達(dá)量降低。在非ABA依賴型途徑中，DREB2A在第0天開(kāi)始被誘導(dǎo)表達(dá)且持續(xù)到處理后第1天，之后它的表達(dá)量下降（圖8D）。34. NCED3, ABF3, 和 DREB2A,的下游有很多反應(yīng)

23、基因，它們都被認(rèn)為是壓力標(biāo)記基因：RD22, RD29A, RD29B, and RAB18.。在mDr處理的按時(shí)間程序的實(shí)驗(yàn)中，這些標(biāo)記基因在mDr處理當(dāng)天（0 Day）被誘導(dǎo)表達(dá)并且持續(xù)到處理后第1天，之后其表達(dá)量降低（圖8E）。35. mDr條件下氣孔反應(yīng)的時(shí)間程序分析為了在分子水平了解氣孔對(duì)mDr處理的反應(yīng)，在我們mDr微序列數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇了一系列的氣孔相關(guān)的基因，來(lái)研究它們?cè)趍Dr時(shí)間進(jìn)程中的表達(dá)動(dòng)力學(xué)。PLD1 和 GPA1,是氣孔中ABA信號(hào)傳送的兩個(gè)正調(diào)節(jié)因子，mDr條件下它們的表達(dá)量從第-1天開(kāi)始增加到處理后第1天達(dá)到最大值，之后開(kāi)始下降（見(jiàn)圖9A）。因?yàn)樵跉饪讓?duì)周?chē)h(huán)境的反應(yīng)

24、中外流的鉀離子通道起著很重要的作用，我們對(duì)外流的鉀離子通道基因GORK的表達(dá)進(jìn)行了量化，在mDr處理后第1天GORK的誘導(dǎo)表達(dá)量最高，從第2天開(kāi)始下降(圖9A)。36. 在氣孔反應(yīng)和ABA信號(hào)傳送途徑中另一組起主要作用的基因?qū)儆趯儆诘鞍踪|(zhì)磷酸酶家族C型（PP2Cs）。因此我們檢測(cè)了三種主要的PP2Cs基因（ABI1, ABI2, and HAB1.）的表達(dá)圖譜。在mDr處理的-1天ABI1, ABI2的表達(dá)開(kāi)始上升，一直持續(xù)到處理后第1天，然后降低（圖9B）。HAB1.在mDr處理的-1天表達(dá)降低，在mDr處理后第1天誘導(dǎo)表達(dá)，之后下降（圖9B）。37. 在氣孔中，ABA信號(hào)傳送的早期反應(yīng)中，

25、一個(gè)類(lèi)似受體的激酶1（RPK1）活性很高，它在mDr的微序列中被誘導(dǎo)表達(dá)。在mDr條件下，對(duì)RPK1進(jìn)行的時(shí)間程序分析顯示，在mDr處理的-1天被誘導(dǎo)表達(dá)，它持續(xù)到處理后第1天，之后開(kāi)始下降（圖9C）。38. 在我們的干旱微序列中我們發(fā)現(xiàn)MY60在mDr處理后第1天和pDr條件下被抑制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因在保衛(wèi)細(xì)胞中特異性表達(dá)，它的無(wú)效突變體抑制氣孔打開(kāi)。因此我們檢測(cè)了mDr條件下按時(shí)間程序的反應(yīng)，在五個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)MY60的表達(dá)進(jìn)行了量化。MY60在mDr處理的-1天和0天被誘導(dǎo)表達(dá)（圖9D），在處理后第1天被抑制，從處理后第2天開(kāi)始穩(wěn)定直到水分充足（圖9D）。39. 干旱脅迫條件下的光合作用和抗

26、氧化基因的表達(dá)mDr和pDr微序列比較顯示：很多光合作用基因在萎焉條件下受到顯著地抑制，相反mDr處理?xiàng)l件下其基因表達(dá)所受影響不明顯（見(jiàn)附表S1）。我們選擇了幾個(gè)光合作用基因，在mDr時(shí)間程序?qū)嶒?yàn)中它們的表達(dá)圖譜是光系統(tǒng)1（PSI (PQL2, PSAH2) 和光系統(tǒng)II （PSII (PSBW, PSBQA)的 蛋白質(zhì)（圖10A）。PSBW的表達(dá)從mDr處理后第1天開(kāi)始顯著降低，到mDr處理后第2天到達(dá)最低水平。然而PSBQA的表達(dá)在mDr處理的-1、0、1天都是正常的，從處理后第2天開(kāi)始下降。光系統(tǒng)1亞組基因PQL2在mDr處理中的-1、0、1、2天其表達(dá)到處于正常水平，從處理后第3天開(kāi)始

27、下降。PSAH2在-1天被誘導(dǎo)表達(dá)，第0天降低至正常水平，在處理后第1天和第2天又被誘導(dǎo)表達(dá)，在第3受到抑制（見(jiàn)圖10A）。40. 為了測(cè)定氧化壓力相關(guān)的對(duì)mDr反應(yīng)的分子活動(dòng)，選擇了具有抗氧化活性的6種酶：抗壞血酸鹽過(guò)氧化物酶1（APX1），硫氧化還原蛋白過(guò)氧化物酶1（TPX1），谷胱甘肽過(guò)氧化物酶6（GPX6），胞質(zhì)Cu/Zn岐化酶（CSD1），葉綠體Cu/Zn岐化酶（CSD2）和Fe岐化酶（FSD1）。APX1和TPX1的表達(dá)在時(shí)間進(jìn)程中發(fā)生微小的變化（圖10B）。GPX6在mDr處理后第1天急劇下降。CSD1和CSD2在mDr處理后第1天和第2天受到顯著的抑制，而FSD1在整個(gè)時(shí)間進(jìn)程

28、中變化不顯著（見(jiàn)圖10B）41. 干旱條件下細(xì)胞擴(kuò)張基因的表達(dá) mDr條件下細(xì)胞擴(kuò)張基因的誘導(dǎo)表達(dá)是特異的，同樣的基因在pDr條件下被下調(diào)或沒(méi)有差異性表達(dá)。通過(guò)mDr和pDr條件下ABA反應(yīng)基因微序列數(shù)據(jù)庫(kù)的比較，顯示了在mDr條件下比pDr萎焉和ABA處理?xiàng)l件下的細(xì)胞擴(kuò)張基因表達(dá)升高。因此，我們對(duì)pDr萎焉前（PPW）和mDr(MD)處理對(duì)細(xì)胞擴(kuò)張基因表達(dá)水平的影響進(jìn)行了量化，這些基因?yàn)椋篍XPA3, EXPA4, EXPA8, EXPA10, 和EXBL1（圖11A）。mDr處理后1天大部分?jǐn)U張基因被誘導(dǎo)表達(dá)，而在pDr條件下EXPA3和EXPA8被抑制，EXPA4保持不變（圖11A）。42. 在mDr處理的時(shí)間進(jìn)程分析中EXPA3, EXPA4, EXPA8, EXPA10基因在第0天被抑制，在處理后第1天被誘導(dǎo)表達(dá)，隨后處理后第2天和第3天表達(dá)下降（見(jiàn)圖11B）。EXBL1基因的表達(dá)穩(wěn)定增加直到mDr處理后第1天，然后逐漸下降，直到處理后第3天達(dá)到水分充足條件下的正常表達(dá)水平。43. 討論干旱條件下生長(zhǎng)受阻我們的興趣在于找到干旱條件下植物生長(zhǎng)受阻的原因，產(chǎn)生反應(yīng)的時(shí)間，以及在生理、生化、分子水平上導(dǎo)致生