百子莲体细胞发育受体激酶APSERK1(Somatic Embryogenesis Receptor Kinase1)基因全长克隆及表达分析

根据前期百子莲(Agapanthus praecox ssp.orientalis)转录组测序分析的结果,获得了1个与胚性能力相关的关键基因Somatic Embryogenesis Receptor Kinase1(SERK1)同源性较高的核心片段。采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)方法得到了百子莲SERK基因cDNA全长序列,命名为ApSERK1。序列分析表明,百子莲ApSERK1基因开放阅读框(ORF)为1800bp,编码1个含有600个氨基酸的蛋白质。氨基酸同源性比对发现,百子莲ApSERK1蛋白序列与水稻、小兰屿蝴蝶兰、铁皮石斛、椰子树和菠萝等植物蛋白序列的相似性可达到90%以上。实时荧光定量qRT-PCR结果表明,ApSERK1基因有一定时空表达差异,在百子莲的种子、小花梗中表达含量最高,且随着外源生长素浓度的增加,胚性愈伤组织的胚性能力呈现下降趋势。推测ApSERK1基因是衡量植物细胞胚性能力的重要指标。

植物肽激素受体激活的新机制

植物磺化肽类激素(phytosulfokine,PSK)是植物肽类激素的典型代表,它是有两个酪氨酸磺酸化修饰的直链五肽,在植物体的生长和发育过程中有广泛而重要的调控作用。PSK发挥作用需要被细胞膜上的受体激酶PSKR(phytosulfokine receptor)识别来进行信号转导。但目前该肽激素的信号识别和其受体激活的分子机制还不清楚。该实验室通过解析PSKR胞外结构域没有结合PSK和结合PSK以及结合PSK和共受体这三种状态的晶体学结构,直观而全面地揭示了激素识别和受体激活的分子机制。PSK通过形成反向β片层与PSKR岛区中的β片层互作而结合,PSK的两个磺酸化基团直接参与同PSKR的结合。通过遗传和生化等实验的验证,发现PSK可以介导PSKR和体细胞胚胎发育受体激酶(somatic embrogenesis receptor like kinases,SERKs)的结合。进一步通过解析PSK-PSKR-SERK的受体激活复合物的晶体学结构发现,PSK没有同SERK结合,而是通过诱导PSKR岛区的构象变化来别构介导PSKR与SERK结合,这一机制区别于经典的"分子胶"模式。该研究揭示了PSK识别的分子机制和受体PSKR的激活新机制。