植物Hippo信号通路研究进展

植物器官大小如何决定是发育生物学的基本问题之一。Hippo信号通路是动物中最重要的负调控器官大小的信号通路。近期研究表明,植物中可能也存在Hippo信号通路。本文回顾了植物中已经发现的两个Hippo信号通路的核心蛋白——Ste20/Hippo同源蛋白SIK1与MOB1/Mats同源蛋白MOB1,着重论述了SIK1和MOB1在调控植物生长发育中的作用,并对未来建立一条完整的植物Hippo信号通路进行了展望。

细胞自噬在植物碳氮营养中作用的研究进展

自噬(autophagy)是真核生物细胞通过形成自噬体,回收利用胞内物质,维持细胞健康的高通量亚细胞降解途径。随着酵母和动物自噬研究的深入,植物自噬也受到越来越多的关注。近期的研究揭示了植物自噬的基本机制及其生理意义,也发现了植物特有的自噬形式与自噬相关基因。该文主要综述了自噬在植物碳、氮营养中的作用。

大豆GmcpSecA基因的克隆及表达特异性

Sec途径是将核编码的叶绿体蛋白输入到类囊体腔的蛋白分选途径之一,对叶绿体正确行使其功能有重要作用。前期研究获得了拟南芥AtcpSecA功能缺失的突变体agy1,其叶片呈黄白色,叶绿体发育缺陷,内部缺少类囊体片层结构。我们从大豆中克隆了拟南芥AtcpSecA的同源基因GmcpSecA基因的全长cDNA序列和5'端ATG上游1.5kb的启动子序列,通过RT-PCR的方法对GmcpSecA基因表达的器官特异性进行了初步分析;并构建了GmcpSecA::GUS和35S::GmcpSecA融合基因,以农杆菌介导的转化方法获得转基因拟南芥。GUS组织化学染色结果表明:在转基因拟南芥的子叶、叶片、花萼等绿色组织中都有较强的GUS表达,而在非绿色组织中没有GUS表达。通过将过表达载体p35S::GmcpSecA转化agy1,结果表明GmcpSecA能够部分回补拟南芥agy1突变体的表型。推测GmcpSecA基因具有与AtcpSecA基因相似的功能,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。

拟南芥富天冬酰胺蛋白NRP与PP6型磷酸酶FyPP3具有相互作用

NRP是植物体内被研究发现具有响应胁迫并会引起细胞凋亡的一个蛋白.Fy PP3在植物体内作为一种PP6型的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶,可以对Phy A、PIN以及ABI5等蛋白进行去磷酸化修饰,并调控各种响应途径.本文通过酵母双杂交实验发现NRP与Fy PP3之间具有相互作用,且通过GST pull-down验证.随后通过烟草瞬时转化实验,发现NRP定位在细胞质中,Fy PP3同时出现在细胞质与细胞核中,当二者同时存在时,共定位发生在细胞质中.说明NRP与Fy PP3是有相互作用的,且这样的相互作用是发生在细胞质中的.

免疫共沉淀与质谱联用检测拟南芥SIK1/Hippo互作蛋白

Hippo通路是迄今为止发现的最重要的负调控动物器官大小的信号通路之一,其核心由两对级联的激酶-脚手架蛋白复合物构成.本实验室在前期工作中首次发现了拟南芥Hippo(Hpo)的同功能基因SIK1,并建立了与Hpo-Mats对应的SIK1-MOB1模块,发现其通过促进退出细胞分裂与细胞延展,参与植物侧生器官大小的调控.为进一步探究SIK1调控器官大小的分子机制,构建了SIK1-GFP转基因株系,用GFP-Trap免疫共沉淀方法捕获与SIK1内源互作的蛋白,并进行质谱分析,获得了SIK1的候选互作蛋白.研究结果将为后续建立完整的植物Hippo信号通路打下基础.

细胞周期抑制蛋白KRP1和转录因子GRF5回补拟南芥Hippo/sik1突变体的表型分析

器官大小调控在多细胞生物的个体发育中非常重要.模式植物拟南芥的叶片大小受到精密的调控:首先,叶原基通过有丝分裂实现细胞增殖,之后多数细胞迅速退出分裂,进入细胞延展阶段,达到最终的叶片大小.本课题组前期发现拟南芥丝/苏氨酸蛋白激酶SIK1是限制动物器官大小的Hippo通路核心组分——蛋白激酶Hippo/MST的同功能蛋白.对第一对真叶发育过程进行观察,发现促进细胞增殖的GRF5转录因子与代表内复制启动的细胞周期抑制蛋白KRP1的转录水平均显著低于野生型.在此基础上,构建了KRP1和GRF5的过量表达载体,分别转化野生型与sik1突变体,筛选鉴定获得了T3纯合株系.表型分析显示,KRP1在野生型背景下过表达,加速了叶片延展;GRF5在野生型背景下过表达,叶片面积稍有增大,叶片呈深绿色.然而KRP1和GRF5在sik1中的过表达并未改变其叶片较小、植物发育迟缓的表型.研究结果表明sik1的器官变小表型并非由KRP1和GRF5功能缺失造成,SIK1真正的下游通路还有待探索.

植物NRP蛋白在逆境胁迫中的作用

植物体由于本身的固着式生长,当其面临外界的各种环境胁迫时,不断地进化出完善的应对机制来保持自身正常的生长发育.随着对植物抗逆胁迫响应机制的深入研究,许多响应机制被发现,尤其最近一个在植物中高度保守的新的信号分子NRP(N-rich protein)的发现,为植物逆境胁迫响应机制的进一步研究提供了分子基础,从而有助于作物的改良和增产.本文主要对NRP蛋白的发现过程和序列结构分析、参与植物逆境响应相关的信号转导途径以及已知的分子机制研究等方面做一简要的综述.