【摘 要】
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植物细胞内存在着活跃的胞质环流,伴随着胞质环流,各种亚细胞成分高度动态,研究表明这种动态的性质依赖于细胞骨架,尤其是微丝的持续重塑,以响应发育和环境信号。肌动蛋白丝的形成与排列受到多种肌动蛋白结合蛋白的调节。Formin蛋白作为肌动蛋白成核因子之一,广泛存在于真核细胞中,现已发现Formin能够调控肌动蛋白的成核、成束,并且部分成员还能协调微丝与微管的协同作用,通过对骨架的调控,Formin在细胞
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植物细胞内存在着活跃的胞质环流,伴随着胞质环流,各种亚细胞成分高度动态,研究表明这种动态的性质依赖于细胞骨架,尤其是微丝的持续重塑,以响应发育和环境信号。肌动蛋白丝的形成与排列受到多种肌动蛋白结合蛋白的调节。Formin蛋白作为肌动蛋白成核因子之一,广泛存在于真核细胞中,现已发现Formin能够调控肌动蛋白的成核、成束,并且部分成员还能协调微丝与微管的协同作用,通过对骨架的调控,Formin在细胞生长和形态建成等过程中发挥着关键性作用。与真菌和动物差异较大,植物中Formin蛋白家族经过进化形成了特有的蛋白结构域组成,其结构域主要包括FH1和FH2结构域,而不包含DIA、DAD以及结合Rho GTP酶的GBD/FH3结构域。根据高度保守的结构域FH2对植物Formin蛋白家族进行分析,分为两类亚家族蛋白,即Ⅰ类Formin蛋白和Ⅱ类Formin蛋白。由于植物中Formin蛋白家族数目庞大,功能冗余现象明显,人们对植物中的Formin蛋白研究仍然比较有限。根据对拟南芥中Formin蛋白的定位和含量的生信数据分析,选择了在根毛中表达量较高的且有可能定位在细胞核的Ⅰ类Formin蛋白AtFH7和Ⅱ类Formin蛋白AtFH20进行功能的初步探究,筛选获得了AtFH7和AtFH20的T-DNA插入纯合突变体,并通过杂交得到红色荧光标记细胞核和绿色荧光标记微丝的atfh7和atfh20纯合突变体。对根的根长、分生区、根毛及其细胞核进行观察和统计分析,得到的主要研究成果如下:1.细胞核在根毛细胞发生程序性死亡后,会回迁至根毛基部,并进一步被降解。2.atfh7的根毛显著性变密变长,atfh20的根毛显著性变稀变短,AtFH7和AtFH20的双突formin7-1/20-1中根毛的长度和密度与野生型对照无明显差异。证明了AtFH7和AtFH20对根毛的起始和伸长过程可能具有相反调控功能,AtFH7对根毛的生长有抑制作用,AtFH20对根毛的生长有促进作用。3.atfh7、atfh20和formin7-1/20-1根毛中细胞核的形状和迁移趋势均无显著性变化。AtFH7和AtFH20作为肌动蛋白结合蛋白可能并不参与细胞核的形态调控,对细胞核的前移和回迁无决定性影响。4.atfh7的根和分生区都显著性变长,atfh20的根和分生区都显著性变短,formin7-1/20-1的根长与野生型对照无显著性差异。证明AtFH7和AtFH20对细胞的分裂可能具有相反的调控功能,AtFH7抑制细胞分裂,AtFH20促进细胞分裂。综上所述,Ⅰ类Formin蛋白AtFH7和Ⅱ类Formin蛋白AtFH20对细胞的分裂和极性生长均具有调控作用。
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