AtPXY的蛋白互作及其功能保守性研究

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富含亮氨酸的类受体激酶(LRR-RLK)是一类定位在细胞膜上的受体蛋白,能够通过其胞外的LRR区域接受来自于CLE多肽配体信号,调控植物的维管组织发育。已知PXY基因是LRR-RLK基因家族成员之一,参与植物维管的形成。但是,其它LRR-RLK在维管组织的具体分子调控途径和网络尚不清晰,尤其在木本植物中知之甚少。本研究选取了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtPXY基因作为研究对象,同时还选取At BAM1、At BAM2、At ER、At SERK2、At MOL1和At CLV2等6个LRR-RLK候选基因,利用酵母双杂交GAL4系统、烟草瞬时表达的免疫共沉淀和双分子荧光互补等研究方法,揭示AtPXY蛋白的互作关系,从而挖掘与维管发育相关的其它LRR-RLK蛋白。与此同时,选取了AtPXY基因及其在低等植物江南卷柏(Selaginella moellendorfii)的同源基因Sm PXL1,将AtPXY和Sm PXL1胞外域和激酶域交叉重组,在拟南芥突变体pxy-3背景下,利用AtPXY基因的启动子驱动,通过体外多肽处理和形态学组织分析方法来揭示AtPXY在植物中的保守性。免疫共沉淀和双分子荧光互补实验的结果表明AtPXY与At BAM1、At BAM2、At SERK2和At MOL1都有互作关系。此外,At MOL1与At BAM1、At BAM2和At SERK2也存在互作关系。多肽处理和形态学分析显示Sm PXL1能够替代AtPXY感知体外多肽,使株高、花葶基部直径和下胚轴直径有所恢复,表明Sm PXL1和AtPXY具有功能保守性。但是,转基因株系都出现与pxy-3相似的花葶基部束中形成层缺失和下胚轴细胞排列方式的紊乱等缺陷性表型,表明Sm PXL1的保守性是有限的。本研究通过对拟南芥AtPXY蛋白互作的关系来挖掘与维管发育相关的候选LRR-RLK,为进一步的挖掘杨树(Populus)中与维管发育相关的基因,研究杨树等木本植物的木材形成做铺垫。通过AtPXY及其同源基因江南卷柏的Sm PXL1功能保守性的研究来对杨树等高等植物的与维管发育的相关基因研究作出指导,为进一步研究LRR-RLK在植物中维管发育调控机制和调控网络,探索木材形成的分子机制奠定基础。
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