《擬南芥NCOT1基因在胚胎髮育中的作用機理研究》是程佑發為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥NCOT1基因在胚胎髮育中的作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程佑發
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植物胚胎從單細胞合子經細胞分裂分化、胚胎模式建成，形成具有子葉、下胚軸和胚根等結構的成熟胚胎。生長素在胚胎模式建成中起重要作用，但機理還不清楚。我們通過篩選擬南芥npy5pid雙突變體的EMS誘變群體，得到一突變體,命名為ncot1(non-cotyledon in pid 1)。ncot1自身無明顯缺陷，而ncot1pid在胚胎髮育的過渡期不能產生正常子葉原基，但能形成下胚軸和胚根，最終形成無子葉的胚胎。ncot1pid的表型與npy5突變無關，但嚴格依賴於pid突變，是pid的增強子。PID是一AGC類蛋白激酶，通過磷酸化生長素轉運蛋白PIN1調節其在質膜上的極性分布，調控生長素運輸。NCOT1不同於生長素和胚胎髮育中的已知基因，推測它可能影響PID及其同源基因或其它基因功能，在生長素通路中起作用, 從而控制胚胎髮育。我們將克隆NCOT1基因，解析其在生長素通路和胚胎髮育中的作用機理。
結題摘要
植物胚胎從單細胞合子經細胞分裂分化、胚胎模式建成，形成具有子葉、下胚軸和胚根等結構的成熟胚胎。生長素是一種重要的植物激素，在胚胎模式建成中起重要作用，但其如何決定胚胎模式建成的機理還不清楚。AGC蛋白激酶PID （PINOID）通過調控生長素輸出載體PIN的磷酸化參與生長素的極性運輸，與很多生長素相關基因協同作用參與植物子葉的形成。在本項目中，我們在擬南芥pid突變體背景下通過EMS誘變，篩選得到一個pid的增強子ncot1（no-cotyledon 1） [發表時更名為 ncp1 (no-cotyledon in pid 1)]。ncp1 pid雙突變體子葉缺失，增強了pid單突變體的三子葉表型。我們發現NCP1是擬南芥MOB1基因家族的AtMOB1A (AT5G45550)。動物中MOB1是Hippo信號通路的重要成員，在調控細胞分裂，控制器官大小方面起重要作用。NCP1/AtMOB1A在生長素調控的擬南芥生長發育過程中起重要作用。NCP1在胚胎、幼苗、花序和花器官中都有很強的表達。ncp1單突變體在胚胎髮育早期細胞分裂異常，根短，花器官小、角果短、育性差；ncp1 pid雙突變體的胚胎不能形成正常的子葉原基，根短，子葉缺失，真葉融合。NCP1與PID協同作用調控擬南芥子葉的形成，也能與其他生長素相關基因協同作用參與擬南芥的器官發生，如生長素合成基因YUC家族和TAA1、生長素極性運輸相關基因PID家族、生長素受體TIR1家族、以及NPY1等。NCP1功能缺失能不同程度的加強這些基因的功能缺失突變體的發育缺陷，表明NCP1參與生長素調控的器官發生。我們發現果蠅的MOB1基因Mats能完全互補擬南芥MOB1突變體ncp1的育性和根發育缺陷，這說明MOB1在動植物之間具有功能保守性。總之，NCP1/AtMOB1A在生長素介導的胚胎髮育和器官發生中起重要作用，它可能通過正向調控生長素信號轉導發揮作用，MOB1在動植物之間具有功能保守性。這項工作首次發現了植物MOB1基因在生長素調控的植物發育過程中起重要作用，為研究生長素調控植物發育的機理提供了一個新的研究方向。論文被國際學術刊物PLOS GENETICS接受，待發表。
