《水稻和擬南芥生殖發育中RFC基因的調控機制》是依託武漢大學，由趙潔擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻和擬南芥生殖發育中RFC基因的調控機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙潔
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
複製因子C（replication factor complex，RFC）在人類和酵母DNA複製中扮演著重要作用。本人前期研究發現，RFC1在擬南芥雌、雄配子體發生的DNA修復中具有重要功能，但目前國際上未見RFC其它亞基的相關報導。因此，我們基於前期研究基礎和創新性思路，以模式植物水稻和擬南芥為材料，採取多種手段，研究胚胎、配子體等生殖發育中RFCs基因的生物學功能及其相關基因的網路調控關係；探討RFC基因在DNA複製、染色質凝集、DNA重組、DNA修復、姐妹染色單體分離等關鍵事件中可能的分子調控機制，揭示其在細胞分裂和細胞周期中的功能；揭示RFC基因在兩種模式植物生殖發育中的分子機理和調控差異。該研究成果將填補植物RFC基因功能研究的空白，對揭示RFC基因在DNA複製、重組和修復等重要事件中的作用具有極其重要的意義。預計該研究成果發表有影響力的SCI論文4-5篇，並培養研究生若干名。
結題摘要
複製因子（RFC，Replication factor C）複合體由5個功能非冗餘的RFC1/2/3/4/5亞基組成。酵母和人類中的RFC複合體在DNA複製、姐妹染色單體黏連、細胞周期檢驗點及DNA損傷修復等過程行使重要功能。酵母和人類RFC複合體的結構和功能研究比較清楚。但高等植物中RFC複合體功能的報導寥寥無幾。本研究以擬南芥和水稻RFCs基因為研究對象，利用生物信息學、遺傳學、細胞生物學及分子生物學等技術，發現AtRFC1在配子體發育、AtRFC2/3/4/5在早期胚胎和胚乳發育中的功能；揭示擬南芥RFC1在減數分裂同源重組和DNA修復、AtRFC4在DNA複製中的生物學功能。利用突變體、水稻胚囊透明、亞細胞定位、螢光定量PCR等方法，對水稻RFC複合體各亞基的功能進行了研究，發現水稻RFC1/2/3/4均參與種子的形成過程。研究了水稻和擬南芥RFC-PCNA複合體各亞基間的互作方式和複合體形成所必需的區域，發現RFC複合體亞基的C端對其形成是必需的。主要結果以下：（1）鑑定和分析擬南芥RFC2/3/4/5基因的5個T-DNA插入突變體，發現RFC2/3/4/5任一基因的功能缺失均導致胚胎停滯在2/4細胞胚體階段，胚乳游離核的數目較野生型顯著減少。（2）發現擬南芥RFC2/3/4/5基因可能參與細胞周期的G1/S轉換、DNA複製及DNA損傷修復過程。（3）對擬南芥RFC4基因的功能進行系統地研究，發現它參與DNA複製，影響胚胎、胚乳及幼苗細胞有絲分裂過程。（4）分析水稻RFC複合體的5個亞基的生物信息學、表達模式、作用元件及亞細胞定位，發現RFC複合體在真核生物中高度保守；RFCs基因在分裂旺盛的組織中優勢表達；OsRFC1/4/5僅定位於細胞核中，而OsRFC2/3在細胞質和細胞核中均有分布。（5）研究水稻RFC2/3基因的2個T-DNA插入突變體，證實它們可能參與了水稻的種子發育過程。利用RNAi和CRISPR敲除技術，獲得OsRFC1/2/4的功能缺失株系，證實RFC1/2/4參與了水稻種子發育過程。（6）通過研究水稻和擬南芥RFC-PCNA複合體各亞基間的互作方式和互作區段，發現它們與酵母和人類的RFC-PCNA複合體組裝方式差異顯著。該項研究對揭示高等植物RFC複合體的生物學功能將有重要的意義。
