《PARP抑制劑促進植物側根發育的機理研究》是依託復旦大學，由葛曉春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：PARP抑制劑促進植物側根發育的機理研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葛曉春
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在利用抑制劑研究擬南芥多聚ADP核糖聚合酶[Poly(ADP ribose) polymerase, PARP]的功能時，發現抑制劑3-AB處理後的植物側根明顯增多，植株也更為抗旱；使用其它PARP抑制劑也可觀察到類似表型。除擬南芥外，PARP抑制劑處理的菸草、玉米和大豆也呈現類似的側根增加的效應。進一步實驗發現PARP基因確實在擬南芥苗期根部、下胚軸均有表達，3-AB抑制了植物細胞內PAR[Poly (ADP ribose)]的積累。在此項目中，我們將利用DR5::GUS等轉基因株系分析PARP抑制劑在根發育過程中的作用；通過基因晶片分析抑制劑處理前後根部表達譜的變化；分析PARP突變體和過表達植株的根發育表型；採用多個生長素和脫落酸途徑的突變體分析相關信號途徑；並且將採用酵母雙雜交手段分析與PARP相互作用的蛋白質。預期結果將有助於我們揭示PARP基因及其抑制劑在植物側根發育中的作用。
結題摘要
植物根系發育是一個細胞分裂與分化高度協同的過程，目前對此過程受到哪些基因的控制仍然不太清楚。我們在研究擬南芥多聚ADP核糖聚合酶(PARP)功能的過程中，發現利用PARP抑制劑3AB抑制PARP的活性時，擬南芥根系更加發達，表現出主根伸長的同時側根也增加的現象。多聚ADP核糖聚合酶PARP主要催化蛋白質的多聚ADP核糖化修飾，在斷裂DNA存在時被激活，從而參與到DNA修復或者抗病反應過程中。PARP在植物發育過程中的作用還未見報導。通過本研究我們發現，PARP抑制劑導致側根增加的原因是由於側根生長更快，而不是側根原基的增加引起；根尖2C細胞增加，而多倍體細胞減少，說明處於旺盛分裂的細胞更多，而內複製的細胞相對較少；通過根部PI染色，也發現PARP抑制劑處理過的植物根尖分生區更大，處於分裂狀態的細胞數目更多；PARP1以及PARP2啟動子驅動的GUS報告基因染色顯示：PARP1及PARP2主要表達在根的成熟區，而根尖分生組織表達水平較低，暗示PARPs可能在抑制根分生區的細胞分裂促進細胞進入成熟區起作用。通過對細胞周期相關的基因進行檢測發現，在PARP抑制劑處理的植物中，控制G1-S以及G2-M 期的細胞周期基因表達水平上調，而有絲分裂的抑制基因KRP2下調，與其表型相吻合。parp1parp2雙突變體也表現出根系更發達的表型，但表型弱於PARP抑制劑處理的植物，表明PARP活性是PARPs抑制分裂的主要因素；體外及體內生化活性測定表明，3-AB確實抑制了PARP1及PARP2的活性，導致體內的PAR水平降低，體內PAR的積累可能是抑制細胞分裂的一個因素；酵母雙雜交以及BiFC結果顯示，PARP1與PARP2互作，在同一過程中起作用。通過該項目的研究，我們闡明了PARPs在根系發育，特別是在決定根細胞的分裂或分化中的控制作用：PARPs的活性負調控根細胞分裂而促進細胞分化的發生。通過本項目的研究我們還發現PARP抑制劑具有在生產實踐上用於促根系發育的套用前景。該項目的研究成果發表了IF=5分以上論文一篇，另一篇正在投稿中，另外，得到專利授權1項。
