SPL等EAR类转录调控因子在植物生殖发育中的作用机理研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengrs_2009
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种子是植物有性生殖的产物,是人类食物的主要来源。深入研究植物的有性生殖对于理解植物生殖的机理,改造作物品种,提高粮食产量具有重要的意义。Ethylene-responsive element binding factor-associated Amphiphilic Repression(EAR)类转录抑制因子在调控植物生长发育过程中具有广泛而重要的作用。  在以前的研究中,我们实验室发现了一个调控植物生殖干细胞行成的基因SPOROCYTELESS(SPL)。前期研究表明,spl突变之后花药的L2层不能够继续分化产生生殖干细胞,然而其作用机理仍然不是很清晰。在本文的研究中,我们通过对所有已经测序物种的蛋白质序列进行比对分析,发现SPL并非拟南芥独有,而是一个陆生植物特有的基因家族成员,命名为SPEAR家族。在SPL的N端有一个非常保守的序列,我们命名为SPL motif,而在C端有一个EAR motif。EAR类转录抑制因子在调控植物生长发育过程中具有广泛并且重要的作用。利用GAL4-UAS系统对其转录活性的分析显示,SPL是一个转录抑制因子。利用酵母双杂交和Pull-down验证了其与TPL/TPR类共抑制因子的相互作用。利用原位杂交对TPR1的表达模式检测发现,TPR1确实在花药和胚珠发育的早期表达。利用酵母双杂交文库筛选的策略,我们分离到可以与SPL相互作用的多个转录因子。我们重点验证了TCP类转录因子与SPL的相互作用。发现SPL及其同源基因可以与所有TCP类转录因子互作。因此,SPEAR家族应该是一个负责TCP转录抑制的家族。我们推测SPL在植物生殖发育的过程中可能通过招募TPL转录抑制复合体到目标转录因子上来关闭目标基因的表达。  我们还发现了另一个含有EAR motif的转录因子PANGU(PGU),它在拟南芥受精后合子激活过程中具有重要作用。在pgu-1突变体中,合子不能进行不对称分裂,发育停滞。利用正反交实验,我们发现pgu-1是一个具有母本效应的基因,突变体的表型是由受精之前的因素决定的。PGU∶GFP主要表达在中央细胞和助细胞。在突变体背景下,中央细胞的分子标记AGL80∶GFP表达模式产生异常。因此PGU的突变可能导致胚囊不同类型的细胞命运的变化。PGU也可以与TPL存在相互作用,而且这种相互作用受到翻译后修饰的影响。我们发现在PGU中第69位丝氨酸(S69)能够被磷酸化修饰。利用模拟磷酸化的点突变版本的PGUS69D和非磷酸化的PGUS69A检测其与TPL的互作,发现PGUS69D与TPL的相互作用明显弱于PGUS69A。ESF1.1可能是PGU的直接下游基因。在烟草叶片中,pGUS69A能够抑制ESF1.1基因启动子驱动的GUS的表达,而PGUS69D则不能够抑制其表达。这暗示PGU的转录活性可能受到磷酸化的调控,当PGU没有被磷酸化时,其可以与TPL互作抑制基因的转录,而PGU被磷酸化之后这种相互作用减弱,从而使得目标基因的转录抑制被解除。  综上所述,我们重点分析了SPL和PGU两个含有EAR motif的转录调控因子,对其研究对于理解减数分裂和受精作用的起始具有重要意义。
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