《bHLH轉錄因子DYT1調控花葯發育的結構基礎和分子機理》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：bHLH轉錄因子DYT1調控花葯發育的結構基礎和分子機理
- 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
擬南芥bHLH轉錄因子DYT1及其水稻中的同源蛋白（OsUDT1）為花葯正常發育所必需。DYT1調控AMS，MS1，MYB80，MYB99等一系列必需基因的表達，但其調控下游基因時空特異性表達的機制尚不清楚。本課題組研究發現DYT1可以和多個轉錄因子相互作用，並且發現一個植物特異且在很多bHLH家族成員間保守的DYT結構域；該結構域在DYT1與其他轉錄因子相互作用及特異性方面發揮重要作用，很可能與調節下游特異基因的時空表達相關。這些結果為揭示花葯轉錄調控機制奠定的基礎。本項目擬綜合利用分子生物學、細胞生物學、結構生物學與生化手段，揭示DYT1在花葯發育過程中接收上游信號並調控下游基因時空特異性表達的分子機制，分析DYT1轉錄活性的結構基礎，明確植物中DYT1同源bHLH轉錄因子家族在植物的生殖發育過程中發揮作用的核心元件和通用機制，為有效利用這些機制進行遺傳改良、提高作物產量提供理論支持。
結題摘要
花葯對於維持植物的有性生殖過程至關重要 。目前已知擬南芥bHLH轉錄因子DYT1及其水稻中的同源基因（OsUDT1）是花葯正常發育所必需的，並且DYT1通過調控花葯中AMS、MS1、MYB80、MYB99等一系列必需基因的正常表達而發揮功能，但具體的信號轉導網路及其調控下游基因特異表達的分子機制並不清楚。本項目前期發現DYT1可以和多個轉錄因子相互作用，並且發現DYT1及其直系同源基因均存在一個保守的C端結構域，但這個結構域在之前並未見功能報導。因此，本項目綜合利用了分子生物學、細胞生物學、結構生物學、生物化學等研究方法，深入解析了DYT1調控花葯發育的結構基礎和分子機理。主要發現點如下：（1）鑑定了多個和DYT1相互作用的功能未知轉錄因子在花葯發育過程中的重要功能和作用機制；（2）闡明了DYT1激活bHLH010、089、091轉錄並和其蛋白產物形成異源複合物進而分別特異調控不同下游基因表達的“前饋機制”；（3）解析了bHLH010、089、091通過和DYT1的BIF結構域相互作用而促進更多DYT1在細胞核分布從而促進DYT1功能的“正反饋調節機制”； （4）揭示了平衡花粉壁組份合成的合理數量的第一條負調節途徑，即CLE多肽激素在DYT1過量表達後被激活表達，並進而通過抑制DYT1下游的AMS的有害過量表達而將DYT1轉錄遺傳通路維持在正常水平，從而確保花粉正常發育和正常雄性育性。以上結果已經以SCI科研論文的形式在Plant Cell、Plant Physiology、Plant Journal上發表論文4篇。此外，我們還獲得了DYT1的BIF結構域的晶體並深入解析了其三維結構，並結合體內細胞學及生化試驗闡明了BIF結構域在DYT1功能及特異激活下游基因表達過程中的重要作用和結構機理，這部分工作目前正在撰稿中。以及，我們利用轉錄組及蛋白互做網路等，解析了DYT1同源複合物和異源複合物分別直接調控的下游基因網路，這部分工作目前也在撰稿中。綜上，本項目的研究，共已發表標註本項目的SCI研究論文4篇，IF總計31；待發表標註本項目的SCI科研論文2篇。同時，本項目研究成果將有助於利用這些機制進行遺傳改良、提高植物育性和作物產量。
