《轉錄因子DYT1調控花葯發育的信號網路研究》是依託復旦大學，由常芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：轉錄因子DYT1調控花葯發育的信號網路研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：常芳
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
轉錄調控是植物花葯正常發育的重要調控方式之一。轉錄因子DYT1是擬南芥花葯絨氈層正常發育所必需的基因。本實驗室前期的證據表明DYT1調節眾多花葯重要基因的轉錄水平。然而，揭開DYT1調節的龐大的基因網路，深度解析DYT1信號轉導途徑中新的組分，以及具體的調節機制還有待進一步深入研究。本研究擬運用microarray、SOLiD3.0深度測序、以及ChIP-Sequencing等技術，明確花葯中受DYT1調節的轉錄調控網路，找到新的調節花葯發育的基因；套用突變體及相關生化試驗，探索DYT1調節下游基因表達的分子機制；通過Y-2H庫、Co-IP、質譜等手段篩選DYT1途徑的結合蛋白；通過生化和遺傳手段對調節DYT1活性的上游基因進行初步探索。本研究將進一步揭開花葯發育調控的龐大的信號網路及調節機制，為通過遺傳方法改良作物育性提高產量提供理論支持。
結題摘要
轉錄調控是植物生殖發育的重要調控方式之一。轉錄因子 DYT1 是擬南芥花葯絨氈層正常發育所必需的基因。前期microarray實驗數據表明在dyt1-1的突變體中，花葯基因的表達量呈兩倍以上的變化。然而,揭開 DYT1調節的龐大的基因網路,深度解析 DYT1信號轉導途徑中新的組分,以及具體的調節機制還有待進一步深入研究。而這些研究對於進一步揭開花葯發育調控的龐大的信號網路及調節機制、對於通過遺傳方法改良作物育性提高產量具有重要的理論指導意義。本項目以此為出發點，首先利用二代測序所得數據分析了dyt1-3突變體中表達變化的基因，找到了一大批受DYT1調節的下游基因，為揭開其調控網路奠定基礎；同時，利用酵母雙雜交和螢光互補實驗篩選並驗證了大批和DYT1相互作用的蛋白，包括轉錄因子、激酶、磷酸酶、代謝酶類等。在這兩類發現的基因中，有三個基因bHLH10，89，91同時表達受到DYT1的調控又和DYT1相互作用，因而作為本項目的研究重點。研究發現，這三個基因在花葯的6-9期的絨氈層和小孢子中表達，其單突變均沒有明顯的表型，但是分別兩兩雜交得到的雙突變具有明顯的花粉敗育的現象，暗示三個基因間可能存在功能冗餘。花葯半薄切片結果顯示雙突變體的花葯絨氈層發育異常，液泡化現象嚴重，並發小孢子敗育。生物信息和分子進化分析顯示，這三個基因為相同祖先基因在十字花科植物中發生的串聯重複，進一步證實三個基因為功能冗餘基因。分別收集bhlh10-2(CS405270)、bhlh89(CS425178)和bhlh91 (SALK_091867)突變體4-7期的花葯，進行轉錄組分析，發現這三個基因的突變體雖然沒有育性的異常，但是轉錄組水平已經發生變化，並且共同調節268個基因的表達，再一次表明三個基因可能存在功能冗餘。與dyt1-3的轉錄組數據進行比對分析，發現133個基因在四個基因的單突變體中均有2倍以上的表達變化，暗示這三個bHLH轉錄因子可能通過調節這些DYT1下游基因的表達而在花葯發育過程中發揮重要功能。綜上所述，本項目通過蛋白篩選、高通量測序、分子遺傳、細胞生物學等多方面的證據，找到了一大批DYT1相互作用蛋白以及受DYT1調節的下游基因；發現了三個既和DYT1相互作用、又和DYT1相互調節表達的、bHLH家族成員存在功能冗餘，並且通過調節DYT1的下游基因而調控花葯的正常發育過程.
