《水稻花葯發育關鍵基因TDR互作蛋白TIP1的分子機制研究》是依託上海交通大學，由梁婉琪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻花葯發育關鍵基因TDR互作蛋白TIP1的分子機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁婉琪
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
絨氈層的發育和程式性死亡是一個複雜的生理學過程，是植物花葯和花粉粒正常發育的先決條件之一。絨氈層發育缺陷，特別是程式性死亡的紊亂通常導致花粉敗育。目前對絨氈層發育和降解的分子機制了解得還很少，雖然之前已有一些重要的轉錄調節因子被克隆和報導，但這些調節因子的具體調控機制還不是很清楚。我們分離到一個水稻雄性不育突變體tip1，表型分析表明在該突變體中絨氈層的發育和降解出現異常，影響了小孢子的正常發育引起敗育。通過圖位克隆的手段分離到該突變基因，序列分析表明TIP1編碼一個bHLH類轉錄因子。生化分析表明TIP1可以和另一個絨氈層降解調節因子TDR形成蛋白複合體。本項目擬在已有工作基礎上，通過分析該突變體在絨氈層發育和降解中的生理生化變化，結合晶片分析等手段研究TIP1的功能和調控網路，並通過與TDR及其他關鍵因子的調控網路比較，闡明TIP1在花葯發育及絨氈層降解過程中的分子作用機理和調控通路。
結題摘要
花葯是高等植物的雄性生殖器官，是小配子花粉發育的場所。花葯由4層壁細胞層構成，最內層絨氈層的正常發育和程式性死亡是植物花粉正常發育的先決條件之一。絨氈層發育和凋亡是是一個複雜的生物學過程，對這一過程的分子機制還知之甚少。雖然之前已有一些重要的轉錄調節因子被克隆和報導，但這些調節因子的具體調控機制還不是很清楚。之前的研究證明，bHLH類轉錄因子TDR是絨氈層細胞發育後期的程式性死亡過程的正調控因子。本項目對另一個在水稻花葯發育過程中起重要作用的bHLH類轉錄因子TIP1/EAT1的功能進行了深入的分析，證明EAT1可以與TDR形成蛋白複合體來促進絨氈層的凋亡過程。EAT1可以直接調節2個天冬氨酸蛋白酶基因OsAP25和OsAP37的表達，通過OsAP25和OsAP37的蛋白酶活性來執行細胞程式性死亡的上游信號。本項目還對EAT1的上游轉錄調控因子、bHLH類轉錄因子TIP2的基因功能進行了深入的分析。花葯壁的4層壁細胞分別來自L1和L2層，其中內三層壁細胞是由L2層初生壁細胞通過2次橫向細胞分裂及隨後的細胞分化過程形成的。在內三層營養細胞層分裂完成後，TIP2通過激活bHLH轉錄因子TDR的表達，並與TDR形成蛋白複合體促進絨氈層的細胞分化。在小孢子母細胞完成減數分裂後，TIP2促進第三個bHLH轉錄因子EAT1的基因表達，TDR與EAT1形成新的蛋白複合體調節絨氈層的程式性死亡過程。該項研究揭示了水稻花葯中由三個bHLH蛋白TIP2, TDR和EAT1組成的級聯調控體系，該體系在水稻花葯壁細胞層分化、發育和降解等關鍵節點中起到轉換開關的作用。本項目的研究工作為闡明水稻生殖發育過程的分子機制提供了新的認識。在項目執行期內，發表高水平研究論文2篇，獲得授權國家發明專利1項。
