《擬南芥SUMO E3連線酶AtMMS21調控胚胎髮生機制的研究》是依託華南師範大學，由張盛春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥SUMO E3連線酶AtMMS21調控胚胎髮生機制的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張盛春
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高等植物胚後的生長發育以及作物的產量依賴於胚胎髮生，早期胚胎髮生所形成的分生組織是植物胚後發育中各器官形成的源泉和基礎，因而研究植物的胚胎髮生具有重要理論意義和生產套用價值。本課題組在前期研究結果中發現AtMMS21影響了種子發育、胚根的發生、根尖和莖尖分生組織的形成以及晚期胚胎髮育，表明AtMMS21在早期胚胎髮生時期就已經參與了擬南芥胚胎髮生的調控。本項目擬在前期研究的基礎上綜合運用細胞生物學、分子生物學、遺傳學、生物化學和植物生理學等技術深入分析AtMMS21在植物胚胎髮生中的功能，解析AtMMS21調控胚胎髮生的細胞和分子機制，並利用酵母雙雜交、親和純化、BiFC等方法篩選和鑑定與AtMMS21相互作用的蛋白，以期深入闡明AtMMS21介導的SUMO化修飾調控胚胎髮生的分子調控網路。項目的實施將闡明一種新的植物胚胎髮生調控機制，同時也能為農作物的分子設計育種提供理論依據和基因資源。
結題摘要
胚胎髮育（embryogenesis）是擬南芥生命周期的初始階段也是十分重要的一個階段，單細胞受精卵經過一系列分裂分化作用後形成成熟的胚胎，同時通過決定細胞命運和模式形成來建立肧後發育的結構，因此胚胎髮生的順利進行是植物肧後正常發育的基礎和保障。本項目研究的AtMMS21是一種擬南芥SUMO E3連線酶，是翻譯後蛋白修飾SUMO化進程中的一個關鍵蛋白。AtMMS21基因突變會出現短根、卷葉、結果率低等表型，本項目研究發現該突變體在早期胚胎髮育過程就已經開始不正常發育，通過對其異常發育原因的進一步探究發現，AtMMS21可以通過介導生長素信號途徑調控擬南芥胚胎髮育。具體結果如下：1、mms21-1突變體從胚胎髮育4細胞開始出現異常分裂，並在隨後的發育過程中出現各種不對稱分裂、分裂面的紊亂、垂體異常建立、分生組織和維管發育異常等現象；2、以WT對照，mms21-1中多數胚胎髮育調控相關的標記基因表達量均顯示出下調趨勢，這些標記基因雖然調控不同的發育過程，但都與生長素信號途徑相關，為生長素應答途徑下游的直接或間接靶基因； 3、mms21-1對外源生長素表現出一定程度的敏感性，外源生長素（IAA）處理WT可降低AtMMS21的表達量；外源生長素噴灑mms21-1，能夠部分恢復其胚胎的異常表型；4、mms21-1中生長素極性運輸蛋白PIN1的定位發生改變，由細胞基膜變為細胞內部，而在mms21-1中過表達PIN1能夠完全恢復其表型，胚胎髮育與胚後發育都表現出與WT類似的表型；5、AtMMS21作為SUMO E3連線酶，生化實驗發現垂體調控標記基因WOX5可被SUMO化，雙突wox5-1 mms21-1能進一步加強單突mms21-1胚胎的不正常。研究結果表明，擬南芥AtMMS21基因通過影響發育不同途徑的關鍵基因來調控擬南芥胚胎髮育，對理解早期胚胎髮育分子調控機制有著重要的意義。
