【摘 要】
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植物在长期适应陆生环境的过程中,进化出了根这一关键的营养器官,它不仅可以帮助植物吸收足够的水分和营养,还可以执行合成以及运输等生理功能,因此对于植物的生长发育至关重要。而影响根生长发育的重要因素,是根尖干细胞微环境的稳态。在模式植物拟南芥中,静止中心细胞可以合成并分泌根分生组织生长因子RGFs,其被类受体蛋白激酶RGIs以及共受体BAK1感知后,通过YDA-MKK4/5-MPK3/6的级联反应进一
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植物在长期适应陆生环境的过程中,进化出了根这一关键的营养器官,它不仅可以帮助植物吸收足够的水分和营养,还可以执行合成以及运输等生理功能,因此对于植物的生长发育至关重要。而影响根生长发育的重要因素,是根尖干细胞微环境的稳态。在模式植物拟南芥中,静止中心细胞可以合成并分泌根分生组织生长因子RGFs,其被类受体蛋白激酶RGIs以及共受体BAK1感知后,通过YDA-MKK4/5-MPK3/6的级联反应进一步将信号传导至下游,诱导PLT1/2的表达促进干细胞的分裂,进而调控了拟南芥根尖分生组织的发育。但是RGF1-PLT1/2这一信号通路的下游传导机制仍然有待于进一步完善。拟南芥中有一个较为典型的FHA结构域包含蛋白,激酶相关蛋白磷酸酶K APP,被发现可以与众多的植物类受体蛋白激酶发生相互作用并负调控其信号通路。因此,我们想要探究KAPP是否在RGF1-PLT1/2信号通路中发挥功能。本研究,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了KAPP的单基因缺失突变体和超表达材料。观察到KAPP基因的过量表达会引起幼苗叶面积变小,而单基因缺失突变体kapp呈现出主根变长、主根横截面宽度增加、莲座叶叶柄变短并且叶边缘较舒展等表型。为检测KAPP是否参与RGF1-PLT1/2信号通路,通过体外施加RGF1小肽,观测发现,突变体kapp相比Col-0一方面呈现根缩短的响应,另一方面呈现根部成熟区皮层细胞膨大的超敏感表型。进一步通过酵母双杂交和双分子荧光互补实验显示KAPP能够与RGF1的受体RGI1以及共受体BAK1形成蛋白复合物,生化实验还发现KAPP能够体外去磷酸化RGI1和BAK1。为进一步探究拟南芥体内其他FHA结构域包含蛋白是否参与RGF1-PLT1/2信号通路,我们应用生物信息学在拟南芥数据库中找到了15种FHA结构域包含蛋白,以其中7种功能未知的蛋白作为研究对象,构建了启动子驱动GUS表达的转基因材料,并利用CRISPR技术分别构建了单基因缺失突变体。表达模式分析结果显示,基因AT4G14490特异性表达在子叶和侧根发生处,但功能探究中没有发现明显表型。
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