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细胞分裂素通过调节细胞分裂和分化在植物的生长发育很多过程中起着非常重要的作用。尽管经过多年的研究,但是目前我们对细胞分裂素合成、转运及信号转导等过程的了解仍极为有限。最近几年的研究表明细胞分裂素信号可能是通过一种类似于细菌和真菌中的双元组分系统,在不同的组氨酸磷酸蛋白激酶和效应分子之间连续传递磷酸基团而完成其转导过程的。同时,随着拟南芥全基因组测序的完成,有关细胞分裂素合成和代谢研究也取得了一些进展。为了鉴定细胞分裂素途径中新的关键组分,我们采用化学诱导表达的T-DNA激活标签法大规模筛选出了大约40个pga(plantgrowthactivator)突变体,这些突变可能激活了细胞分裂素合成和信号转导过程中的重要组分。本文对其中一个具有代表性的条件性功能获得型突变体pga22进行了详细的研究。功能获得型突变pga22可以导致典型的细胞分裂素反应。分子和遗传分析表明PGA22基因编码一个异戊烯基转移酶,已被命名为AtIPT8。我们利用LC-MS方法分析了pga22突变体中不同种类细胞分裂素的含量。试验结果显示,用雌激素诱导24小时后,pga22突变体中iPRMP和iPR的含量分别增加了19和38倍,它们分别为异戊烯基腺嘌呤(iP)的核苷酸和核苷形式。这表明AtIPT8可能代表一个有功能的IPT,参与了植物体内iPRMP依赖的细胞分裂素从头生物合成途径。
为了进一步鉴定细胞分裂素途径中一些新的组分,我们筛选了pga22的抑制子突变,命名为soi(suppressorsofpga22/ipt8)。通过该功能筛选,我们鉴定了18个soi突变体。本文对其中一个具有代表性突变体soi33进行了详细的鉴定。分子生物学和遗传学分析表明SOI33编码一个推测的核苷转运蛋白AtENT8。在真核生物中,ENT基因家族成员通常被认为参与了核苷的跨膜运输。SOI33/AtENT8基因或相关基因AtENT3的功能缺失性突变导致植物对外源核苷类细胞分裂素异戊烯基腺苷(isopentenyladenineriboside,iPR)和反式玉米素核苷(trans-zeatinriboside,tZR)的敏感性减弱,但对外源自由态(freebase)细胞分裂素异戊烯基腺嘌呤(isopentenyladenine,iP)和反式玉米素(trans-zeatin,tZ)的反应无明显的变化。与此同时,过量表达SOI33基因可以增加转基因植物对外源核苷类细胞分裂素iPR的敏感性。体内同位素标记实验表明,与野生型比较,soi33和atent3突变体对3H-iPR的吸收降低了约40%,但在同一家族中另一个同源基因AtENTI的功能缺失性突变没有显著地影响对细胞分裂素的反应和吸收。上述结果表明SOI33/AtENT8和AtENT3可能特异性的参与了拟南芥体内核苷结合态细胞分裂素的转运。