擬南芥RopGAPs對生長素介導的植物發育的調控

《擬南芥RopGAPs對生長素介導的植物發育的調控》是依託華南農業大學，由陶利珍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：擬南芥RopGAPs對生長素介導的植物發育的調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陶利珍
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

生長素在植物生長與發育（如胚胎的發育、根分生組織的建立與維持、側根的發生、花序分生組織的形成等）過程中發揮著至關重要的調節作用。小G蛋白（small GTPases）RAC/ROP是植物生長發育的重要分子開關，申請者近期發表在Plant CeLL 上的文章報導了RAC/ROP活化因子RopGEF7和RAC/ROP是生長素通路的整合因子，影響生長素介導的基因表達和植物的器官發生。本項目通過研究RAC/ROP的陰性調節蛋白RopGAP的功能，深入研究RAC/ROP信號途徑與生長素途徑的互作機制。本項目將綜合運用分子生物學、分子細胞生物學和反向遺傳學等綜合手段，以擬南芥為材料，研究CRIB結構域RopGAP的功能並研究它們與下游信號組分相互作用的關係，進一步解析其分子調控網路。本項目的實施將加深我們對生長素作用分子機理的理解， 對植物生長生長發育的調控有重要的科學理論意義。

結題摘要

生長素在植物生長與發育（如胚胎的發育、根分生組織的建立與維持、側根的發生、花序分生組織的形成等）過程中發揮著至關重要的調節作用。小G蛋白（small GTPases）RAC/ROP是植物生長發育的重要分子開關，生長素迅速激活ROP轉變為活化狀態，但是ROP信號途徑調控生長素的精細機制尚不清楚。本項目通過研究RAC/ROP的陰性調節蛋白RopGAP的功能，深入研究RAC/ROP信號途徑與生長素途徑的互作機制。本項目綜合運用了分子生物學、分子細胞生物學和反向遺傳學等綜合手段，以擬南芥為材料，研究CRIB結構域RopGAP的功能並研究它們與下游信號組分相互作用的關係，解析其分子調控網路。我們對其中一個RopGAP互作蛋白ROP3的功能進行詳細研究， 結果顯示ROP3特異性調控生長素輸出載體PIN1和PIN3的極性。ROP3負顯性突變或功能敲除導致PIN1-GFP和PIN3-GFP不能正確定位在根中柱細胞的底膜，而是定位於細胞的頂膜。除了PIN蛋白極性的改變，PIN1和PIN3在突變體根細胞積累減少。囊泡運輸抑制劑BFA處理和洗脫實驗顯示ROP3不影響PIN1和PIN3的內吞，但影響PIN再循環回流到質膜的過程。再循環受到影響的PIN蛋白可能進入液泡，在其中被降解。由於ROP3調控PIN極性建立，從而控制了PIN介導的生長素濃度高峰 (Auxin maxima)的形成，進一步調控模式形成基因如MP/ARF5, PLT1與PLT2的表達，進而影響胚胎與幼苗的發育。本項目的研究揭示了ROP信號途徑在生長素極性運輸調控機制中的重要作用，為生長素介導的植物器官形成與生長發育提供了新的見解。