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根毛对植物锚定土壤,适应环境和吸收营养具有重要作用,研究植物根毛发育对调节植物生长发育具有重要意义。雷帕霉素靶标蛋白(TOR)是一个在真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,TOR能响应外部营养、能量和氨基酸等信号,通过对下游底物的磷酸化和去磷酸化来调节细胞自噬,代谢和蛋白合成等生命活动。目前研究已经发现植物根毛的发育受到复杂的分子网络调控,多个关键转录因子在细胞命运决定,根毛发生,根毛的顶端生长和成熟中发挥了重要作用。然而,关于上游能量营养信号是如何调控根毛生长发育的仍需要更加深入的研究。TOR作为植物能量营养逆境信号感受器如何调控根毛发育的机制仍旧不清楚。研究TOR调控根毛发育的分子机制对于完善植物根毛的分子调控网络具有重要的意义。本文通过表型分析,转录组测序分析、遗传学和分子生物学等方法,研究了TOR信号通路在拟南芥根毛发育中的重要功能,并初步阐明拟南芥TOR-TAP46-RHD6信号通路在根毛发育调控中的功能。本研究的研究结果如下:(1)本研究为了探究TOR对根毛发育的影响,使用TOR抑制剂RAP处理WT和BP12-2植株,植物本身的FKBP12对RAP并不敏感,BP12-2是转化酵母FKBP12到拟南芥中得到的对RAP十分敏感的株系。结果发现BP12-2的根毛长度与对照WT相比,明显受到抑制,说明TOR活性被抑制根毛发育也会受到抑制。检测RAP处理后根毛发育相关基因的表达量变化,发现转录因子RSL4的表达量发生下调。将rhd6rsl1 vs WT和BP12-2的DMSO vs RAP两组转录组数据进行分析,发现RSL4的上游调控因子RHD6可能在TOR调控拟南芥根毛发育中占据了重要地位。同时qPCR结果显示RHD6转录水平不受TOR抑制剂影响。这表明RHD6有可能受到蛋白水平的调控。(2)通过扩增AtRHD6和AtRSL4基因,构建其超表达载体并转化到拟南芥BP12-2中,成功获得拟南芥转基因株系。用RAP处理转基因植株,培养后发现超表达RHD6和RSL4都能部分恢复BP12-2在TOR抑制剂处理时根毛生长受到抑制的表型,暗示TOR可能是通过RHD6和RSL4调控根毛发育的。(3)在以上结果的基础上,将TOR及其底物与RHD6做酵母双杂交实验研究,结果显示TOR的直接底物TAP46与RHD6之间可能存在相互作用。接着使用双分子荧光互补实验(BiFC)和免疫共沉淀实验(Co-IP)进一步验证了TAP46和RHD6之间确实存在蛋白相互作用,表明TOR可能通过其底物TAP46调控RHD6进而调控根毛发育。另外,生物信息学分析结果发现RHD6亚家族的6个基因的蛋白序列具有高度的同源性。进一步通过酵母双杂交发现,RHD6亚家族多个成员均可能与TAP46存在蛋白互作。(4)此外,本研究也构建了AtTAP46超表达载体,将其转化到拟南芥野生型中,获得转基因株系。鉴定获得阳性株系后,用TOR抑制剂AZD处理拟南芥转基因植株,发现转基因植株的根毛发育明显好于野生型对照,表明AtTAP46对拟南芥根毛发育具有促进作用。本研究的结果显示,拟南芥的TOR被抑制后根毛发育也受到抑制,经过定量分析和转录组分析发现RHD6可能是TOR调控根毛发育的关键基因,而RSL4是RHD6的直接靶标,RHD6的转录不受TOR调控,RSL4的转录水平受TOR影响;表型实验发现超表达TAP46,RHD6和RSL4均能部分恢复TOR被抑制后的根毛生长受限;而多种验证蛋白互作的实验证明TAP46与RHD6之间确实存在蛋白质相互作用;本研究根据上述结果证明了TOR通过RHD6调控拟南芥根毛发育。