《擬南芥SY1蛋白抑制逆境基因表達的分子機理研究》是依託華中師範大學，由楊萬年擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥SY1蛋白抑制逆境基因表達的分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊萬年
- 依託單位：華中師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬研究一種新的基因抑制因子SY1抑制逆境基因表達的分子機理。前期研究發現：SY1表達受鹽等逆境抑制；sy1突變體中，逆境基因SOT12的啟動子驅動的LUC報告基因的表達被激活,啟動子CHH位點的甲基化水平下降；蛋白相互作用分析發現SY1能與基因抑制因子FRY2結合，FRY2能與RdDM途徑中PolV的基本轉錄因子DMS3結合。因此，我們推測SY1通過與FRY2等因子發生作用，參與PolV在某些逆境基因位點的轉錄，促進DNA甲基化，從而在非誘導條件下抑制逆境基因的表達。本項目擬通過突變體表型分析、SY1與FRY2、NRPE1共同靶基因的鑑定、靶基因的表達與甲基化分析、蛋白因子SY1、FRY2、NRPE1的相互作用分析及這三種蛋白因子與靶DNA的結合分析，揭示SY1在抑制逆境基因表達中的功能。項目對闡明逆境基因的表達調控機制、理解DNA甲基化在植物逆境應答與適應中的功能具有重要意義。
結題摘要
基因抑制因子抑制逆境基因在非誘導條件下的表達並平衡誘導條件下的激活水平，在逆境基因的表達調控中起著重要作用。本項目以逆境基因抑制因子SY1的突變體（sy1/sy30）為材料，研究SY1等在逆境中的功能及其調控逆境基因表達的分子機制，獲得了以下進展：一、SY1（含KH結構域的RNA結合蛋白）是擬南芥耐鹽、鹼、滲透等非生物脅迫所必需的，其功能喪失導致擬南芥對這些逆境的抗性減弱。與sy1來自同一個突變體篩選系統（Psot12-LUC報告基因，突變體中LUC激活）的FRY2、HDA6的突變體fry2/sy29也有類似sy1的表型。FRY2與SY1蛋白存在著相互作用，轉錄組測序分析檢測到199個逆境基因在sy1、fry2突變體中均表達上升，包括RLP激酶家族蛋白、AP2/ERF、WRKY、MYB等多個家族的轉錄因子，它們在功能上與逆境反應中的信號轉導、對逆境的耐受性有關，說明SY1、FRY2在抑制逆境基因的表達方面存在著協同作用。二、SY1參與ABA信號途徑的調節。與野生型相比，sy1種子萌發對ABA敏感，而SY1互作蛋白的突變體fry2/sy29對ABA耐受。ABA信號途徑的關鍵基因在兩個突變體中均有變化，如AFP2、DEAR1、EDL1、RD29A、MYB96、NAC019、ZF2等在sy1、fry2中均表達上升，但ABA合成途徑的關鍵基因NCED3僅在fry2中上升。另外，SY1、FRY2均有自己特異的互作蛋白。這些結果說明SY1、FRY2既共同調控某些逆境基因的表達，又在各自的特異性複合物中調控特異性靶基因的表達。三、SY1參與擬南芥對生物逆境反應的調節。sy1及其互作蛋白基因的突變體fry2/sy29對細菌性病原PstDC3000敏感，WRKY家族轉錄因子如WRKY18、WRKY33、WRKY40、WRKY60等在兩個突變體中的表達均上升，啟動子占用分析發現SY1、FRY2能夠結合靶基因的啟動子區域，調控靶基因的表達。與sy1、fry2相反，同系列篩選到的HDA6突變體hda6/sy1502呈現組成型病原反應，sy1502中大量病原反應基因被激活，對PstDC3000的抗性比野生型強。HDA6能夠結合在病原反應基因的啟動子區域，通過降低組蛋白醯基化水平抑制靶基因表達。這些進展為理解逆境基因的表達調控機制提供了重要依據，也為後續研究提出了新的科學問題。
