《TMS1基因回響高溫脅迫和ER Stress的分子機制》是依託中國農業大學，由陳立群擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TMS1基因回響高溫脅迫和ER Stress的分子機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：陳立群
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫是影響植物生長發育的重要非生物脅迫因子之一。熱休克蛋白Hsps作為分子伴侶，幫助蛋白質進行正確的摺疊，回響高溫脅迫以及細胞內的非摺疊蛋白脅迫。我們在前期工作中篩選到一個溫敏不育的雄配子體型突變體tms1，在高溫條件下，花粉管的萌發和生長受到抑制，嚴重影響結實。突變基因TMS1編碼定位在內質網腔中的DnaJ（Hsp40）蛋白,該蛋白具有二硫異構酶的活性。進一步的研究顯示TMS1基因的表達不但受熱脅迫的誘導，而且受ER Stress-UPR誘導。我們擬通過本項目利用細胞、遺傳、生化和分子生物學等技術深入研究TMS1回響熱脅迫和UPR的具體分子機制，分析該基因是否受HSF和bZIP轉錄因子的調控，解析TMS1參與的分子伴侶複合體，確定其在熱脅迫和ER stress信號通路中的位置，探討熱激蛋白對花粉管生長發育的調控機制，增加對熱激蛋白功能的了解，並為農業生產上雄性溫敏不育系的篩選提供理論資料
結題摘要
熱休克蛋白Hsps作為分子伴侶，幫助蛋白質進行正確的摺疊，回響高溫脅迫以及細胞內的非摺疊蛋白脅迫。我們在前期工作中篩選到一個溫敏不育的雄配子體型突變體tms1，在高溫條件下，花粉管的萌發和生長受到抑制，嚴重影響結實。突變基因TMS1編碼定位在內質網腔中的DnaJ（Hsp40）蛋白,該蛋白具有二硫異構酶的活性。本項目中我們以TMS1 (ERdj3A) 為主要研究對象，闡述其在生殖發育，回響熱脅迫和UPR的具體作用分子機制。TMS1的研究結果顯示，該基因的表達受熱脅迫和ER Stress-UPR誘導，位於轉錄因子HSF、bZIP28和bZIP60的下游。螢光素酶互補實驗、GST pull-down和ATPase酶活實驗結果表明, TMS1全長蛋白及其DnaJ結構域都能夠與BiP1和BiP3蛋白互作, 激活BiP的ATPase酶活性。TMS1可能作為BiPs的共分子伴侶參與未摺疊蛋白的再摺疊和降解, 在花粉管及其它組織耐熱性中起重要的作用。在研究過程中我們擴大了研究範圍，對TMS1同源蛋白ERdj3B也展開了研究: ERdj3B也受到熱激和ER Stress-UPR誘導, ERdj3B與SDF2和BiP互作，形成保守的ERdj3B-SDF2-BiP分子伴侶複合體。ERdj3B基因突變影響胚珠內珠被的發育，從而影響植物的育性，並隨著溫度的升高，育性逐漸降低。特別值得注意的是我們發現tms1和erdj3b突變體的溫敏不育表型有生態背景的差異，因此我們構建了mapping定位群體，搜尋它們的natural modifiers，目前已經篩選到ERECTA基因是ERdj3B的modifier，初步的結果顯示ERdj3B可能通過影響ERECTA家族蛋白的摺疊和分選，調控胚珠珠被的發育和回響熱脅迫。總之，本項目的研究工作確定了TMS1 (ERdj3A)和ERdj3B參與形成的分子伴侶複合體，揭示了它們對植物生殖發育的調控機制，以及回響熱脅迫和ER stress的分子機制，增加了對熱激蛋白功能的了解，並為農業生產上溫敏不育系的篩選提供理論資料。
