拟南芥SUD3基因调控核内复制及器官发育的分子机理

作     者：张怡兰 

作者单位：河南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭思义;李云海

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：核内复制 抑制子 SUD3 DA3 UVI4 

摘      要：器官大小是植物重要的性状之一,探究器官发育分子机制也是一个重要的发育生物学问题。植物器官的大小受到细胞分裂和细胞扩展的调控,在细胞分裂和细胞扩展的过程中,又常常伴随着核内复制。核内复制水平能调控植物器官大小,但是目前核内复制调控植物器官大小的分子机制了解的比较少。在之前报道的研究中,发现DA3基因编码拟南芥中的去泛素化酶UBP14(UBIQUITIN-SPECIFIC PROTEASE14),它是拟南芥中控制器官大小的一个很重要的基因,其突变体da3-1相较于野生型具有大的子叶,大的花器官及叶片卷曲的表型。同时UBP14与UVI4(ULTRAVIOLETB INSENSITIVE4)相互作用,影响细胞相关周期蛋白的稳定性,进而调控核内复制,最终影响细胞和器官大小的发育。为了进一步了解核内复制与器官大小的具体分子机制,实验人员在da3-1突变体背景下通过EMS诱变分离和鉴定了多个抑制子sud(suppressor of da3-1)。从备选抑制子中我们选择sud3为研究对象,并在sud3-1 da3-1和da3-1之间的杂交F2群体中,通过MutMap方法鉴定sud3-1突变。网上预测发现SUD3包含一个SKIP-SNW结构域,而SKIP(SKI-interacting protein)作为SKI互作蛋白,在酵母到人类的高级生物体中都广泛存在且高度保守,SKIP参与生物钟调控和非生物胁迫,同时SKIP是一个协同调控因子,它可能参与剪切和转录的起始,在酵母中有转录激活活性。我们发现sud3-1能部分抑制da3-1较大的花和种子,并能部分恢复da3-1突变体莲座叶卷曲的表型,这表明DA3和SUD3在一个共同的途径中发挥作用。我们证明,遗传上SUD3抑制了DA3和UVI4在核内复制中的影响。生化结果上,SUD3在体内和体外与UBP14和UVI4都存在相互作用。研究发现SUD3/AtSKIP通过与调节因子UBP14和UVI4的相互作用,以调节核内复制和器官生长。利用遗传、生化和分子生物学技术,结合生物信息学分析,我们探究了SUD3基因对核内复制的调控和其对器官大小的影响,并进一步阐明其可能的作用机理。