《被子植物早期胚胎髮生和極性建立的基因調控機理》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：被子植物早期胚胎髮生和極性建立的基因調控機理
- 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
被子植物胚胎髮育受到精確的遺傳調控，從精-卵融合開始，經歷了合子激活和非均等分裂、極性軸建立、原胚形成、器官原基形成和分化等關鍵事件。其中早期胚胎髮生和極性軸建立尤其重要，對後續的胚胎髮育影響極大，而此方面的研究又鮮有報導。因此，基於這一思路和我們前期研究工作基礎（構建了合子和早期胚胎cDNA差減文庫，獲得了一批優勢和特異表達基因），本項目以模式植物菸草和水稻為材料，採用基因克隆與表達、遺傳轉化、原位雜交、細胞分離、免疫定位、遺傳學和表型分析等細胞和分子生物學技術，研究早期胚胎髮生（頂基軸極性建立和定向分裂）、胚胎形成關鍵轉換期(器官原基形成和分化)等形態建成中重要基因的表達調控規律，目的旨在探討和揭示早期胚胎髮生的分子機理，這一研究具有極為重要的理論意義。這是我們上一個結題基金項目的延續，具有良好的工作基礎和完成任務的可靠性。我們預計本項研究結果將在SCI和核心刊物上發表論文3-5篇。
結題摘要
該項研究主要獲得了如下成果：（1）篩選和鑑定了229個可能與胚胎髮育相關的突變體，主要可分為兩大類：胚胎停滯發育和胚胎異常發育。（2）利用顯微操作、SMART PCR cDNA合成、抑制差減雜交等技術，構建了6個菸草抑制差減文庫，分別為合子與體內非對稱分裂2-細胞胚胎、合子與體外對稱分裂2-細胞胚胎、2-細胞原胚中頂細胞與基細胞；測序並獲得了大量ESTs和Unigenes，定量RT-PCR研究並比較分析了特異和優勢表達的重要基因和新基因；對其進行了生物信息學分析和時空表達模式的研究；這一研究將有助於開展和揭示合子分裂、胚胎頂-基極性建立和早期細胞命運決定相關的分子調控機制。（3）利用合子體外培養體系和免疫螢光顯微技術，採用阿拉伯半乳糖蛋白（AGPs）的拮抗劑β-GlcY和多種抗體，研究了菸草合子第一次細胞分裂的模式和形態特徵，探討了早期胚胎定向發育及極性建立中AGPs的作用，揭示AGPs可能參與菸草合子和早期胚胎細胞分裂過程中細胞板的形成，從而影響合子和早期胚胎細胞的定向分裂及極性建立。（4）採用胚珠離體培養、細胞免疫螢光、顯微紅外光譜等技術，研究了擬南芥胚胎髮育和萌發過程中AGPs的生物學功能，揭示了AGPs可能通過影響胚胎細胞壁中纖維素和果膠物質的形成，調節胚胎頂端分生細胞的分裂、子葉原基的發生和子葉器官的形態建成。（5）通過IAA的含量測定、免疫螢光定位、免疫金超微細胞化學定位等技術，研究了菸草子房和胚珠發育、合子和早期胚胎髮育中游離IAA, ABP1和H+-ATPase的時空變化規律，證明了IAA從子房原基和合子時期已開始存在，並在整個子房、胚珠和胚胎髮育進程中具有規律性的時空分布特點；發現ABP1和質膜H+-ATPase可能在調節子房發育中與IAA一道協同發揮作用；顯示ABP1和質膜H+-ATPase可能在調節胚胎髮育的生長素信號應答網路中起著重要作用。（6）通過細胞和分子多種研究手段，發現AtMT4a和AtMT4b蛋白主要通過與Zn金屬離子結合而調節細胞內離子的貯存和分布，維持金屬離子微環境的平衡；發現ABA和GA可能通過調節AtMT4a和AtMT4b的表達水平、繼而通過鋅指轉錄因子和鋅結合蛋白的作用，影響胚胎晚期和幼苗早期發育；該研究對於揭示種子發育和萌發中ABA和GA激素、MT基因與Zn離子供給及調控之間的關係具有重要的意義。
