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衰老是一个程序性发育退化过程,涉及到复杂的生理生化过程及分子水平的调控。植物衰老可分为两类,有丝分裂衰老(如分生组织停滞)和后有丝分裂分裂衰老(如叶片衰老)。叶片衰老是植物生长发育的最后一个阶段,衰老过程中,细胞经历不同的代谢和结构变化,最终导致细胞死亡。叶片黄化是叶片衰老的主要标志。营养再利用也是叶片衰老的一个重要特点,有利于提高产量,增强植物对病虫害及不良环境条件的抵御能力,尤其在烟草这种以叶片为收获对象的经济作物中表现的最为显著。目前,导致衰老起始的信号尚不明确,但现有研究表明,一些内部和外部因素,如植物的年龄、生长发育状态、激素及环境变化都参与了衰老调控。本研究是在模式植物拟南芥中,研究叶片衰老的分子基础。研究的主要目的是明确富含亮氨酸类受体激酶(LRR-RLKs)基因家族参与拟南芥叶片衰老调控,并在基因组范围内,鉴定烟草LRR-RLKs基因家族成员。为达到研究目的,设计并进行了以下两部分实验:1)拟南芥LRR-RLKs家族基因T-DNA插入突变体衰老表型的鉴定衰老信号是如何被感知的?这个问题对衰老过程研究具有重要意义。细胞表面受体激酶可能有助于信号传导。编码蛋白激酶和磷酸酶类受体类激酶的基因在衰老时期表达上调,表明激酶信号通路在衰老信号的感知和传导中起作用。受体激酶(RLKs)是一类具有胞外可变结构域和胞内富含亮氨酸类受体激酶结构域的跨膜蛋白(LRR-RLKs),是植物中最重要的类受体蛋白激酶之一,在植物的生长发育和防御相关过程中起着重要作用。我们利用反向遗传学方法,研究LRR-RLKs家族基因在拟南芥叶片衰老过程中的作用。研究中,针对叶片衰老表型,筛选了63个LRR-RLKs家族基因的T-DNA插入突变体,发现5个编码LRR-RLKs基因的缺失突变体,具有叶片衰老进程改变的表型。这些基因被命名为衰老调控类受体激酶基因(SRKs,Senescence-regulating Receptor like kinases)。其中srk1,srk2,srk3和srk4具有早衰表型,srk5具有晚衰表型。2)烟草LRR-RLKs家族基因的鉴定LRR-RLKs是植物中最重要及最多的类受体蛋白激酶之一,在拟南芥中有223个成员。LRR-RLKs具有一段保守的21至24个亮氨酸重复序列,在蛋白间相互作用或结合到胞外小分子受体(如多肽、激素)时起识别作用。已知植物的LRR-RLKs功能表明,这类植物类受体激酶在植物生长发育、抗病、植物免疫反应的病原体识别等生理过程中起重要的作用。拟南芥、水稻、杨树和番茄的LRR-RLKs基因家族均已被鉴定,但烟草LRR-RLKs基因的鉴定与进化分析尚无研究。我们利用生物信息学方法,对烟草全基因组进行分析,发现烟草LRR-RLKs基因家族共有413个成员,并利用Pfam和SMART对其可靠性进行了验证;基于LRR结构域,构建该家族基因的无根进化树,阐明其进化关系。