《細胞質特異的PPR蛋白OsPPR2-1在水稻花粉發育中的功能分析》是依託華南農業大學，由莊楚雄擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：細胞質特異的PPR蛋白OsPPR2-1在水稻花粉發育中的功能分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：莊楚雄
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PPR蛋白家族是真核生物所特有的，並且在陸生植物中非常龐大。目前，在擬南芥中已發現多於450個PPR蛋白，水稻中多於430個。大約3/4的PPR蛋白定位在質體與線粒體中，參與質體及線粒體中的RNA代謝，在轉錄後水平參與基因的表達調控。目前，只有少數PPR蛋白的生物學功能被揭示。最近我們對Os02g0110400的研究發現，它可以編碼一個含有11個PPR基序的PPR蛋白，將其命名為OsPPR2-1，定位於細胞質，參與水稻花粉發育。本研究通過細胞學分析，揭示RNAi植株中花粉敗育的細胞學特徵和敗育時期；通過RNA免疫共沉澱分析，確定OsPPR2-1作用的目標RNA；利用OsPPR2-1與RNA互作實驗，確定OsPPR2-1與目標RNA作用方式。最終利用這些數據闡明OsPPR2-1參與花粉發育的調控機理。
結題摘要
PPR蛋白家族是真核生物特有的，並且在陸生植物中大量存在。目前，在擬南芥中發現450多個PPR基因，水稻中也多於430個。大約3/4的PPR蛋白定位在質體或者線粒體中，參與質體或者線粒體中的RNA代謝，在轉錄後水平調控基因的表達。目前，還沒有細胞質定位的PPR基因的功能被揭示。本項目中研究的PPR基因OsPPR2-1，在花粉發育的小孢子早期與小孢子晚期表達量最高，並且在小孢子內部以及絨氈層中都有表達。蛋白不定位於線粒體和葉綠體，而是定位在細胞質中。通過反義、RNAi、Crisper-Cas9技術使其表達下調，都可以導致花粉育性下降和結實率下降，異交授粉表明，OsPPR2-1的表達下降只是導致花粉敗育。細胞學分析表明，OsPPR2-1的表達下降後，花粉母細胞減數分裂正常，敗育花粉停留在單核階段，絨氈層中質體明顯增加，PCD和降解過程明顯推遲。RNA免疫共沉澱和轉錄組分析表明，OsPPR2-1是mRNA結合蛋白，其表達下降，導致小孢子發育過程中減數分裂相關基因以及絨氈層中質體發育相關基因不能及時降解。我們選擇了兩個OsPPR2-1結合的靶基因進行了研究，這兩個基因也是絨氈層的降解和PCD的關鍵基因。也上結果說明，OsPPR2-1通過調控減數分裂相關基因以及絨氈層中質體發育相關基因的mRNA適時降解，控制絨氈層中質體發育和花粉能夠順利從減數分裂進入有絲分裂。以上說明，通過我們的研究發現了一條花粉發育的新途徑。
