《類DNA內切酶DGM1介導低磷脅迫誘導根毛形成的分子機制》是依託清華大學，由宋麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：類DNA內切酶DGM1介導低磷脅迫誘導根毛形成的分子機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宋麗
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷是植物生長發育所必需的大量元素之一。目前土壤缺磷已成為農業生產的一個主要制約因素。根毛形成的增加是植物對低磷脅迫的一個主要適應性反應。這一反應可以通過增加根系的表面積以有利於植物更好地吸收土壤養分。但目前關於低磷信號是如何調控根毛髮育的分子機制並不清楚。在前期的工作中，我們通過對乙烯信號相關的突變體進行轉錄本分析，鑑定得到一系列位於乙烯下游參與低磷脅迫誘導根毛形成的候選基因。過表達其中一個類DNA內切酶基因DGM1會導致植物形成大量根毛。在低磷條件下，DGM1過表達植株的根毛形成進一步增加。DGM1基因的轉錄和蛋白水平都受低磷脅迫顯著誘導。本項目將通過闡明DGM1的生化功能，尋找其下游靶基因，鑑定其互作蛋白，研究其與已知的根毛髮育相關的重要分子組分的關係等，來全面探究DGM1介導低磷脅迫誘導根毛形成的分子機制。本項目的研究成果也將為培育高效利用土壤養分的轉基因作物新品種提供新的思路。
結題摘要
磷是植物生長發育所必需的大量元素之一。目前土壤缺磷已成為農業生產的一個主要制約因素。根毛形成的增加是植物對低磷脅迫的一個主要適應性反應，這一反應可以通過增加根系的表面積以有利於植物更好地吸收土壤養分。但目前關於低磷信號是如何調控根毛髮育的分子機制並不清楚。本項目對這一調控機制進行了研究，獲得了以下研究結果：在前期的工作中，我們通過對乙烯信號相關的突變體進行轉錄本分析，鑑定得到一系列位於乙烯下游參與低磷脅迫誘導根毛形成的候選基因。本項目發現過表達其中一個類核酸酶基因DGM1（Duo Gen Mao 1）會導致植物形成大量根毛，但是過表達其同源基因DGM2不會造成根毛增多的表型。在低磷條件下，DGM1過表達植株的根毛形成進一步增加。DGM1基因在主根根尖，側根，根毛等部位的轉錄水平受低磷脅迫顯著誘導。DGM1蛋白定位在細胞核中，其蛋白積累受低磷脅迫顯著誘導。通過酵母雙雜交篩選，我們發現DGM1與已知的調控根毛髮育的關鍵轉錄因子RHD6（ROOT HAIR DEFECTIVE 6）直接相互作用。遺傳實驗證明，DGM1促進根毛形成的功能依賴於RHD6的存在。進一步地，我們通過對DGM1過表達植株，rhd6，以及它們的雜交植株進行轉錄組分析，鑑定得到一系列同時受到DGM1和RHD6調控的下游靶基因。最後，我們發現過表達DGM1蛋白不影響RHD6蛋白的積累，但是過表達DGM1可以增強RHD6對下游靶基因的轉錄活性。這些結果表明，DGM1通過與RHD6直接相互作用，增強RHD6對根毛髮育相關靶基因的轉錄激活活性，從而影響低磷脅迫誘導的根毛形成。綜上所述，我們鑑定了一個全新的參與低磷脅迫誘導根毛形成的分子組分DGM1，並闡明了DGM1介導低磷脅迫誘導根毛形成的分子機制。我們的研究進一步完善了低磷脅迫誘導根毛形成的分子機制，為農業生產上培育磷高效吸收的作物品種提供了理論基礎，具有很好的套用價值。
