《擬南芥NAA10/15基因參與胚胎髮生和胚乳細胞化的分子機制》是依託武漢大學，由陳洪宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥NAA10/15基因參與胚胎髮生和胚乳細胞化的分子機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳洪宇
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高等植物的胚胎和胚乳是個體生命的起點，對其發育調控途徑的研究有助於理解細胞分裂和分化在組織器官形成中的作用機制，並提高對種子形成規律的認識。乙醯化修飾在維持蛋白結構和功能中扮演重要角色。本研究發現擬南芥N端乙醯轉移酶NatA中催化亞基NAA10和輔助亞基NAA15的缺失造成胚胎早期細胞分裂模式異常和胚乳游離核細胞化缺陷，導致種子敗育。本項目將通過遺傳學、細胞生物學、分子生物學及生物化學等多種技術手段進一步研究NAA10/NAA15基因的表達模式、編碼蛋白的亞細胞定位、突變體的表型特徵、複合物的乙醯轉移酶催化活性、及與胚胎和胚乳發育中其他關鍵調控蛋白之間的相互關係，揭示NatA在胚胎和胚乳發育中的生物學功能，特別是調控胚胎早期細胞分裂模式和胚乳游離核細胞化的分子機理，並探索種子發育過程中胚胎和胚乳之間的相互關係。本項目關於擬南芥胚胎和胚乳發育的分子機理研究將具有重要理論意義和潛在套用價值。
結題摘要
被子植物通過雙受精形成受精卵和受精極核，經過一系列的精確調控的細胞分裂與分化後發育為胚胎和胚乳，最終成為種子的主要部分。真核生物中蛋白的N端乙醯化普遍存在，其中NatA是最主要的蛋白N端乙醯轉移酶，由催化亞基NAA10和輔助亞基NAA15組成。本項目採用遺傳學、細胞生物學、分子生物學及生物化學等多種技術方法研究了擬南芥中NAA10和NAA15基因在種子發育過程中的生物學功能。研究結果表明NAA10和NAA15基因在擬南芥不同組織和器官中廣泛表達，且其編碼的蛋白均定位在細胞質中。缺失NAA10或NAA15基因均會導致成熟角果中出現一定比例的白化胚珠，其早期胚胎髮育中細胞分裂模式發生被改變；胚乳細胞不能正常形成細胞膜和細胞壁，最後導致種子敗育。對多個胚胎或胚乳特異基因在突變體中的表達分析顯示其胚胎中頂端分生組織、子葉原基、表皮細胞層原、內部皮層細胞和靜止中心的分化均出現了異常；胚乳游離核的細胞化進程出現異常，胚乳游離核標記基因的表達時間被顯著延長，進一步從分子水平證實胚乳的細胞化障礙並揭示了可能的調控機制。胚胎特異啟動子的回覆能夠部分補償突變體的胚胎髮育，而胚乳細胞化缺陷卻沒能得到回覆，表明胚胎和胚乳發育中NAA10和NAA15基因發揮著相對獨立且必不可少的重要功能。將胚乳細胞化負調控基因AGL62的突變引入naa10-1及naa15-1中能其回復其胚乳細胞化的缺陷，表明NAA10和NAA15基因可能通過抑制AGL62在胚乳發育中功能從而參與了胚乳細胞化的起始。該研究有助於我們提高對種子形成規律的認識，並對農作物品種的改良提供重要的科學依據。
