《擬南芥SUMO E3連線酶SR1在調控主根發育中的功能分析》是依託華南師範大學，由張盛春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SUMO E3連線酶SR1在調控主根發育中的功能分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 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
近年來，研究發現SUMO化修飾參與了廣泛的細胞內代謝途徑，在蛋白-蛋白之間的相互作用、信號轉導，核質運輸及轉錄調控等方面均發揮重要的作用，但大多數研究源於哺乳動物和酵母，而關於植物中SUMO化修飾的功能尚處於初步階段。本實驗室通過生物信息學分析發現到一個新的SUMO E3連線酶SR1，初步研究發現SR1在擬南芥的主根發育過程中具有重要作用。本項目主要圍繞SR1如何調控擬南芥主根生長發育這一科學問題，利用細胞生物學、分子生物學、遺傳學及生物化學方法和技術，分析SR1的SUMO E3連線酶活性，解析SR1在擬南芥主根生長發育中的功能，並分離和鑑定SR1的相互作用的靶蛋白。初步闡明SR1調控主根生長發育的分子機制，將為深入研究SUMO化修飾在植物主根生長發育中的作用奠定良好的基礎。
結題摘要
擬南芥SR1（更名為AtMMS21）主要在根組織中表達，其T-DNA插入突變體mms21-1具有主根短的表型，研究表明mms21-1根尖頂端分生組織的細胞層次表現正常，與WT無差異，但是根分生組織的細胞增殖能力明顯減弱。分生區的長度和細胞數量明顯比WT的減少，mms21-1根尖分生區的長度約為WT的40%，細胞數量約為WT的46%，而伸長區細胞數量約為WT的25%；並且發現細胞分化的標誌基因CYCB1在mms21-1主根細胞中的表達明顯下降。mms21-1主根對外源細胞分裂素敏感性降低，相對於野生型，細胞分裂素誘導相關基因中的ARR3，ARR4，ARR5和ARR7在突變體中的表達也明顯降低。AtMMS21蛋白定位在細胞核和細胞質。通過酵母雙雜交實驗及BiFC實驗證實AtMMS21與SUMO E2 結合酶AtSCE1a相互作用，因而推測AtMMS21可能是一種SUMO E3連線酶。 突變AtMMS21導致根尖分生組織的細胞分裂和細胞分化模式發生改變，說明AtMMS21是根尖分生組織的結構與功能維持正常所必需的， AtMMS21功能缺失引起了缺陷的QC特化以及失常的幹細胞。由於擬南芥根尖幹細胞微環境是由QC及其周圍的幹細胞組成的，所以mms21-1突變體顯示出結構混亂的根尖幹細胞微環境。此外，mms21-1胚胎中胚根原的後代細胞出現異常分裂，導致根尖幹細胞微環境起始的位置——胚胎基極，發生結構錯亂。因此，無論是胚胎髮育時期還是胚後生長時期，AtMMS21在幹細胞微環境的維持中都起到著關鍵的作用。根尖幹細胞微環境由多能轉錄因子所調控：在mms21-1根尖，SHR和SCR的正常空間表達模式出現部分缺失進而呈現不連續的表達模式；WOX5和SCR發生異位表達從而呈現相鄰細胞也表達GFP的模式；PLT1和PLT2在蛋白水平發生嚴重下調進而呈現表達/積累減少的模式。這些結果表明，AtMMS21是調節多能性轉錄因子在根尖幹細胞微環境中穩定表達所必需的。 mms21-1突變體的花葯和花粉粒的大小呈現多樣化，大約有30.0%的花粉粒沒有活性，這些花粉粒體積比較大或者出現皺縮，而野生型出現的異常花粉比例小於1.9%。 體外花粉萌發和花粉管生長檢測也顯示MMS21對花粉的萌發和花粉管的伸長都有明顯的影響；雜交實驗顯示MMS21對雌蕊的影響比較小，而對花粉生長發育中的影響更明顯；通過花葯的
