《PPR78參與玉米籽粒發育和線粒體RNA穩定的分子機理研究》是依託華南農業大學，由張亞鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PPR78參與玉米籽粒發育和線粒體RNA穩定的分子機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張亞鋒
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
玉米既是重要農作物，又是模式植物。目前，玉米籽粒發育和植物線粒體RNA穩定機理尚未完全清楚。有報導表明，PPR基因可能通過負責線粒體RNA穩定，參與植物籽粒發育。因此，我們採用反向遺傳學方法研究玉米PPR基因。前期結果表明，PPR78編碼一個定位於線粒體的PPR蛋白；ppr78突變可能通過引起線粒體nad5 RNA穩定性降低，導致其累積量減少；ppr78突變與胚胎致死小籽粒表型緊密連鎖。本項目在此基礎上，擬通過轉基因互補、組織切片、RNA雜交、環式RT-PCR、引物延伸、凝膠阻滯遷移、NADH含量和呼吸速率測定等方法，一方面證明ppr78突變是導致小籽粒表型和nad5 RNA穩定性降低的原因，另一方面揭示PPR78參與玉米籽粒發育和線粒體nad5 RNA穩定的分子機理。本項目研究成果對進一步揭示玉米籽粒發育和線粒體RNA穩定的分子機理具有理論意義，對指導分子育種和增加作物產量具有潛在價值。
結題摘要
玉米既是重要農作物，又是模式植物。籽粒發育過程直接影響糧食作物的產量，解析籽粒發育的分子遺傳調控機制，既是植物分子遺傳學的一個根本問題，也是農業生產高產育種的重要基礎。籽粒發育涉及多個複雜的遺傳調控網路，包括線粒體基因表達。植物線粒體體基因表達調控主要發生在轉錄後過程，包括RNA編輯，內含子剪接，RNA末端成熟和穩定。相對於RNA編輯和內含子剪接，RNA末端成熟機理的研究比較少，機理尚未完全清楚。本項目所研究的PPR78蛋白通過影響線粒體nad5 mRNA穩定，參與玉米籽粒發育。此項目按照計畫書開展，主要研究內容包括：（1）採用石蠟切片和免疫組織學等方法，發現ppr78突變阻礙玉米胚胎和胚乳發育，並通過等位性檢測，證明ppr78突變是導致玉米小籽粒表型的原因；（2）證明PPR78參與玉米線粒體nad5全長mRNA穩定；（3）揭示ppr78突變通過降低線粒體nad5 mRNA穩定性，阻斷線粒體電子傳遞鏈，進而阻礙玉米籽粒發育；（4）建立以環式RT-PCR為基礎的玉米線粒體RNA末端序列分析體系，並系統分析了玉米線粒體前體和成熟RNA末端序列。取得的重要結果包括：（1）揭示出PPR78通過影響線粒體nad5全長mRNA穩定和電子傳遞鏈複合物I形成，參與玉米籽粒發育；（2）通過分析玉米線粒體前體和成熟RNA末端序列，揭示出轉錄起始在玉米線粒體RNA 5’末端形成過程中發揮主要作用，而不是人們之前推測的轉錄後加工過程。在此項目資助下，主持人以第一作者或者第一作者兼共同通訊作者身份發表SCI論文3篇，其中生物一區和二區文章各1篇，累積影響因子15.911；協助培養研究生3名。理論方面，此項目的研究成果進一步揭示了玉米籽粒發育和線粒體RNA穩定的分子機理；套用方面，ppr78突變體籽粒在成熟時期較野生型重量減少40%左右，我們正在通過轉基因手段過量表達PPR78基因，希望可以增加玉米產量。
