AtFLA22基因对拟南芥育性的影响

成束状阿拉伯半乳糖蛋白(Fasciclin-Like Arabinogalactan Proteins,FLAs)广泛存在于植物中,参与调控植物多个生长发育阶段。相关研究的转录组数据表明AtFLA22在拟南芥绒毡层中特异表达,推测其功能可能与花粉发育有关。为探究AtFLA22功能,通过eFP Browser数据库基因组织表达数据绘制热图,并通过qRT-PCR实验进一步确认AtFLA22在花中特异表达,推测AtFLA22参与雄性育性调控。为进一步探究AtFLA22基因功能,利用CRISPR/Cas9技术创制了atfla22基因敲除突变体,其目标基因第108位碱基插入腺嘌呤A可能导致了蛋白翻译提前终止,对育性表型进行观察,发现该突变体果荚变短,种子出现败育表型。因此,从遗传上揭示AtFLA22参与了拟南芥雄性育性调控。

大豆GmMS1雄性不育分子机制与功能分化研究

为探究本实验室克隆的大豆ms1突变体位点编码基因(GmMS1)调控雄性育性的分子机制,通过原核表达分别获得GmMS1和其马达结构域单氨基酸置换突变体(GmMS1A263L)urms1的马达结构域(Motor Domain,MD)与His标签融合蛋白,GmMS1 MD-His和URMS1 MD-His蛋白。体外微管结合实验揭示urms1与微管结合能力显著降低,表明GmMS1第263位精氨酸是参与微管结合的关键氨基酸,因此urms1由于微管结合能力减弱从而影响其驱动蛋白功能,导致雄性不育;为解析GmMS1与其拟南芥同源基因AtNACK2(NPK1-activating kinesin)在进化上是否出现功能分化,利用CRISPR/Cas9技术创制AtNACK2马达结构域功能丧失型突变体,对育性表型进行观察,结果表明,AtNACK2功能丧失导致植株半不育,因此从遗传上证明GmMS1与AtNACK2的确出现了基因功能分化。

植物ARF家族小G蛋白研究进展及大豆ARF家族初步分析

ARF (ADP-ribosylation factor)家族蛋白是最先报道的一类小G蛋白,其结构和功能十分保守,在囊泡运输及信号转导过程中是重要的分子开关。目前植物ARF家族功能研究远落后于哺乳动物及酵母。植物细胞缺少动物细胞中的内质网和高尔基体中间体结构,致使植物细胞中ARF蛋白介导的囊泡运输具有植物特异性,植物ARF蛋白更加丰富和多样化。本文对植物ARF家族蛋白在响应生物及非生物胁迫、参与种子休眠与萌发以及调控雄性育性生理功能方面进行总结,并系统归纳ARF家族蛋白介导囊泡形成和出芽的分子机制,同时对大豆(Glycine max)这一重要经济作物的ARF蛋白进行鉴定和分类,并根据其基因表达模式对大豆部分ARF蛋白进行功能预测,为深入解析ARF家族蛋白在植物囊泡运输和信号转导途径中的角色和功能提供理论支持。

植物驱动蛋白:从微管阵列到生理活动调控

驱动蛋白(kinesin)是以微管为轨道的分子马达,其催化ATP水解为ADP,将贮藏在ATP分子中的化学能高效地转化为机械能,在细胞形态建成、细胞分裂、细胞运动、胞内物质运输和信号转导等多种生命活动中发挥重要作用。对植物驱动蛋白的研究落后于动物和真菌,其原因不仅由于植物进化出独有的驱动蛋白家族,而且其家族成员数量远多于动物驱动蛋白。该文主要总结了驱动蛋白在微管阵列动态组织,包括周质微管和有丝分裂早前期微管带、纺锤体及成膜体中的角色和功能,以及其对植物生理活动的调控作用。同时对重要经济作物大豆(Glycine max)中的驱动蛋白进行了系统分析、分类及功能预测,发现大豆驱动蛋白数量庞大。结合公共数据库中大豆转录组数据,对部分大豆驱动蛋白进行功能预测,以期对大豆及其它作物驱动蛋白功能研究提供线索和启示。