拟南芥SUD1调控器官生长的分子机理研究

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植物器官大小调控是一个重要的发育生物学问题。同时,器官大小也决定产量和生物量,因此器官大小对于食物和生物能源的生产有重要的意义。器官的发育受到细胞增殖、扩展和分化的协调控制。关于核内复制在植物发育和生理学中的功能已经有很多的研究,但是核内复制与细胞生长及器官的最终大小之间的关系,仍然知之甚少。之前的研究表明,DA3基因编码的泛素蛋白酶UBIQUITIN-SPECIFIC PROTEASE14(UBP14)可以与APC/C复合体的抑制因子ULTRAVIOLET-BINSENSITIVE4(UVI4)相互作用,在拟南芥中协同地调控核内复制与器官生长。与野生型相比,da3-1突变体细胞倍性增加,并具有较大的子叶、叶子和花。通过EMS诱变和遗传筛选,得到了da3-1的抑制子突变体,其中一个命名为sud1-1(suppressor of da3-1)。  细胞学以及遗传学分析表明,sud1-1可以部分地抑制da3-1在细胞倍性及器官发育中的表型,表明SUD1和DA3作用在同一遗传途径。用Mutmap的方法克隆了SUD1基因。SUD1编码了Coilin蛋白。它在动物中的同源蛋白可能参与细胞周期和RNA拼接等调控过程,但在植物生长发育中的功能并不清楚。对于SUD1的表达模式的分析表明,该基因在细胞分裂的细胞中有较强的表达。双分子荧光互补实验(BiFC)、免疫共沉淀实验(Co-IP)以及体外的结合实验(Pull-down)证实SUD1与DA3/UBP14及CDKB1;1存在体内、体外的相互作用。进一步的研究表明,DA3/UBP14影响SUD1的稳定性。因此,SUD1和DA3在同一途径调控器官生长和核内复制。此外,遗传分析结果显示,sud1-1在细胞倍性方面上位于cdkb1-1。  综上所述,我们的结果从遗传和分子机制的角度发现了SUD1在核内复制以及植物器官发育中的功能。
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