《兩個棉花LIM-結構域蛋白基因在纖維發育中的功能研究》是依託西南大學，由羅明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：兩個棉花LIM-結構域蛋白基因在纖維發育中的功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羅明
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細胞骨架在棉花纖維發育中具有重要作用，但是細胞骨架調控纖維發育的機制還不甚清楚。LIM-結構域蛋白由於能作為蛋白質識別的界面而介導蛋白間的互作，可能是一種新的微管微絲結合蛋白，在微管和微絲形成及動態變化中具有一定功能。我們在陸地棉基因組中共發現6個LIM-結構域蛋白基因，表達分析表明GhLIM2和GhLIM6兩個基因在棉花雄蕊和纖維中特異表達，且兩個基因的表達水平在纖維不同發育時期有明顯差異，GhLIM6主要在纖維的快速伸長期表達，GhLIM2主要在纖維次生壁合成起始期表達。為了弄清兩個LIM基因在纖維發育中的功能，本項目擬通過檢測LIM蛋白與微管微絲的體外結合特性，在轉基因纖維中超量表達和反義抑制（或RNAi）LIM基因表達，以及觀測LIM蛋白與微管微絲在纖維發育過程中的動態變化和相互關係，明確兩個LIM-結構域蛋白基因在纖維發育中的功能以及作用機制，為解析纖維發育分子機理提供實驗證據。
結題摘要
細胞骨架在棉花纖維發育中具有重要作用，但是細胞骨架調控纖維發育的機制還不甚清楚。微絲是細胞骨架的重要組成成分，LIM-結構域蛋白是一種微絲結合蛋白，在微絲的功能發揮中有重要作用。本研究在陸地棉纖維中克隆了6個LIM-結構域蛋白基因，根據這些基因的表達水平可以分為兩大類，一類基因在棉花各個器官和組織中都有表達，另一類（GhLIM2和GhLIM6）是在棉花纖維和雄蕊中特異表達。兩個基因的表達模式在纖維不同發育時期有明顯差異，GhLIM6 主要在纖維的快速伸長期表達，GhLIM2 主要在纖維次生壁合成起始期表達。GhLIM2和GhLIM6在體外與微絲具有結合活性，是一種微絲結合蛋白。而且能夠促進肌動蛋白的聚合和微絲成束，能夠提高微絲的穩定性。通過轉基因棉花，在纖維中提高和抑制目標基因的表達，分析了GhLIM2和GhLIM6在棉花植株和纖維發育中的功能。在轉基因纖維中提高GhLIM6基因的表達促進纖維細胞的伸長，纖維細胞中微絲束變得粗長；相反抑制該基因的表達則抑制纖維細胞伸長，細胞中微絲束數量減少，變得細短。說明GhLIM6基因在纖維細胞伸長過程中具有重要作用，可能通過影響纖維快速伸長期微絲的排列組織方式而調控細胞伸長。在轉基因纖維中超量表達GhLIM2基因和抑制該基因的表達都抑制纖維細胞的伸長，超量表達GhLIM2基因使纖維微絲束變粗，曲折增多；抑制GhLIM2基因微絲束變細，曲折增多。結合GhLIM2基因主要在纖維伸長逐漸停止，次生壁開始沉積時高量表達，提高GhLIM2的表達可能提前了次生壁的沉積，導致纖維變短；降低GhLIM2的表達可能降低了纖維的伸長速率，從而使纖維變短。這些結果證明GhLIM2和GhLIM6基因在纖維發育中具有重要作用，其主要作用機制是調控微絲骨架的排列組織方式進而影響纖維的伸長和次生壁沉積。
