《擬南芥微絲交聯蛋白CROLINs調控花粉管生長的分子機理研究》是依託蘭州大學，由向雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥微絲交聯蛋白CROLINs調控花粉管生長的分子機理研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：向雲
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
花粉萌發和花粉管生長是有花植物有性生殖所必需的生理活動，微絲骨架在此過程中起著至關重要的作用。然而，當前對於高級形態微絲結構的形成和作用機制仍不清楚。微絲束的形成受微絲成束/交聯蛋白的調控，本課題最近在擬南芥基因組中發現了一個含有預測微絲交聯結構域的功能未知蛋白家族，並自命名為CROLIN。序列對比分析發現，該家族只在植物中特異存在，該家族成員CROLIN1在體外具有結合、交聯、穩定微絲的功能，並且有可能參與穩定花粉中微絲骨架，表明CROLIN是一類植物特有的微絲成束蛋白家族，而目前對於CROLIN其它家族成員的生理功能和生化性質完全未知。因此，本研究擬系統研究擬南芥CROLIN家族的組織定位、亞細胞定位、生化性質，以及該家族在花粉萌發和花粉管生長的生理功能，旨在揭示CROLIN家族的生理生化功能，以及微絲骨架在植物極性細胞生長中的分子機理，具有非常重要的理論研究意義。
結題摘要
花粉萌發和花粉管生長是有花植物有性生殖所必需的生理活動，微絲骨架在此過程中起著至關重要的作用。然而，目前對於高度有序的微絲骨架在植物中的形成機制仍不清楚。微絲束的形成和重塑受微絲成束/交聯蛋白的直接調控，本課題前期在擬南芥基因組中發現了一個新的、植物特有的微絲交聯蛋白CROLIN1，但對於該家族6個成員的蛋白特性和生理功能都完全未知。本項目系統研究了擬南芥CROLIN家族成員的組織定位、亞細胞定位、蛋白特性，以及該家族在花粉萌發和花粉管生長的生理功能。研究發現CROLINs六個成員在花中均有表達，其中CROLIN1/2特異在花和花粉中表達，而CROLIN3/4/5/6在各個組織均有表達；通過蛋白生化研究方法發現該家族成員CROLIN2/3/4/5在體外可以利用其微絲結合結構域結合和成束微絲，而CRILIN1則需要其C端結構域和ADB共同來結合和成束微絲；花粉萌發實驗研究發現CROLIN1/2/5/6四突變體植株的花粉萌發受到抑制 ，但花粉管生長和野生型無顯著差別，而其六突變體crolins株系的花粉萌發率降低，以及花粉管生長減慢，表明CROLIN家族成員共同參與調控花粉萌發和花粉管極性生長。進一步研究發現CROLIN功能缺失突變體花粉管中微絲含量降低，對微絲解聚藥物Lat B更加敏感，並且微絲動態的改變導致花粉管中囊泡運輸受到抑制，花粉管生長減慢。此外，本項目對CROLINs參與非生物脅迫也開展了相關研究，研究結果表明CROLIN3/4/5/6受到非生物脅迫不同程度的誘導表達，並且其在乾旱和UVB回響中具有重要功能，相關機制正在研究中。因此，本項目研究結果揭示了植物特有的CROLIN家族蛋白特性和成束微絲的機制，豐富了植物高級形態的微絲骨架形成機制研究，具有原始創新性；同時為進一步揭示微絲骨架參與調控植物有性生殖和非生物脅迫等重要生理功能的分子機制研究提供了新思路。
