收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

拟南芥KETCH1通过介导核糖体蛋白RPL27a的核积累调控配子体发育

段存英  
【摘要】:开花植物有性生殖的主要特征是精细胞与卵细胞及中央细胞的双受精过程。雌雄配子体的发育对于双受精过程的顺利进行至关重要。其中小孢子母细胞与大孢子母细胞经过一系列的减数分裂及有丝分裂过程分别产生雄配子与雌配子。研究表明,有丝分裂过程的异常往往会导致细胞死亡,这暗示着有丝分裂的调控对于配子体的发育过程至关重要。在核糖体合成异常的突变体中,许多配子体致死都是由于有丝分裂缺陷导致。人们根据同源比对在植物中已经发现了大量的核糖体蛋白(Ribosomal Proteins,RPs),但是关于这些蛋白是如何被调控的,比如动态的亚细胞靶向过程,目前还尚不清楚。在本研究中,我们鉴定了一个拟南芥importinβ蛋白家族成员KETCH1,通过介导核糖体蛋白L27a(RPL27a)的核积累,参与调控配子体的发育。本论文的主要研究成果和结论如下:(1)KETCH1功能缺失导致雌雄配子体传代率下降已有研究表明,KETCH1功能缺失会造成纯合致死,得不到纯合体植株(Zhang et al.,2017)。我们用野生型Col-0作为对照,对ketch1-2/+进行育性分析,发现杂合突变体角果中有47%的败育胚珠,败育率显著高于胚致死的25%。此外,ketch1-2/+中小而皱缩的胚珠是未受精的,胚囊中含有不规则分布的细胞核。正反交实验结果显示,ketch1-2的雌雄配子体传代率均显著降低,表明KETCH1对于雌雄配子体的功能至关重要。(2)KETCH1功能缺失导致单细胞小孢子和功能大孢子发育停滞为了确定雄配子体传代率降低的原因,我们通过亚历山大染色、DAPI染色以及扫描电镜观察对花粉的活性、核发育及外壁形态进行了观察。与野生型相比,ketch1-2/+中有32%左右的花粉败育。我们通过半薄切片观察了不同发育时期的花药。在发育的第10期,突变体与野生型相比,花粉发育并没有任何异常。然而第11期开始出现异常,突变体小孢子只含有一个细胞核并且有许多异常的大液泡存在,暗示了ketch1-2小孢子的第一次有丝分裂出现异常。为了确定雌配子体发育异常,我们通过组织光学切片对不同发育时期的胚珠进行观察。ketch1-2/+在3-I时期可以正常形成功能大孢子,但是有30%左右的功能大孢子有丝分裂过程出现异常,导致突变体成熟胚囊中细胞核数目呈现不规则状态,从1个到6个不等。这些结果证明,KETCH1对于单细胞小孢子和功能大孢子发育过程中的第一次有丝分裂极为重要。(3)KETCH1组成型表达,并且在生殖组织中高量表达荧光定量PCR结果以及KETCH1启动子驱动GUS报告基因的转基因株系均显示KETCH1是组成型表达,并且在生殖组织如花序、胚珠及花粉中高量表达。通过分析KETCH1启动子驱动核靶向荧光蛋白YFP的转基因株系,表明KETCH1在配子体发育过程中的生殖细胞中高量表达。(4)KETCH1在配子体发育过程中的功能并不依赖HYL1之前的研究报道显示,KETCH1能够介导miRNA的关键调控因子HYL1的核质穿梭过程。尽管HYL1功能缺失突变会导致植株育性下降,但是我们的结果表明,hyl1-2雌雄配子体传代率与野生型相比没有差异,这说明HYL1并不参与KETCH1介导的配子体发育过程。(5)RPL27aC在细胞核中的积累需要KETCH1的运输根据动物细胞同源蛋白IPO5的研究结果显示,KETCH1可能参与核糖体蛋白的核输入过程。通过BiFC和体外pull-down实验,证明KETCH1与RPL27aC互作。而且我们的实验结果也证明了核输入蛋白与底物分子的结合是特异的。并且在ketch1-2背景下,RPL27aC在花粉及花粉管的细胞核中的积累量显著降低,同样的在KETCH1-RNAi植株的叶片原生质体中,RPL27aC核积累量也是降低的,这表明RPL27aC是KETCH1的底物蛋白。已有研究表明,RPL27a功能缺失突变会导致雌雄配子体传代率显著下降,这与它在KETCH1调控的配子发生中的功能相一致。因此,KETCH1很有可能是通过介导RPL27a的核积累来调控核糖体生物发生过程,进而调控配子发生期间的有丝分裂过程。核转运蛋白是一类介导核质穿梭的分子伴侣。本论文结果显示,拟南芥核转运蛋白KETCH1功能缺失导致减数分裂后的雌雄配子体发育停滞。同时我们证明了KETCH1在配子体发育过程中的功能并不依赖已报道的底物HYL1。相反的,KETCH1对RPL27a的核积累至关重要,并且RPL27a的突变导致了类似的配子体缺陷。因此我们推测,核糖体蛋白核积累的减少可能导致了细胞翻译能力下降,进而在配子发生过程中触发有丝分裂细胞周期的停滞。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李名扬;;川楝配子体发育的研究[J];西南农业大学学报;1987年02期
2 苏金乐,舒寿兰;豫杂一号泡桐大小孢子囊和配子体发育的初步研究[J];河南农业大学学报;1988年02期
3 车文炎,许政拱,叶奕英;猪尾猴疟原虫(P.inui)广西株配子体感染性变化规律的实验研究[J];动物学报;1989年02期
4 缪国荣,张建中,王俊红,刘启顺,张启信,李胜宽;海水比重对海带幼苗生长发育的影响[J];青岛海洋大学学报;1989年S2期
5 王景林,余蓓珍;番红花不育现象的观察[J];北京师范学院学报(自然科学版);1989年02期
6 苏金乐,舒寿兰;豫杂一号泡桐孢子囊和配子体发育的初步研究[J];林业科技通讯;1989年03期
7 孙敏;;葎草的大孢子发生和雌配子体发育[J];渝州大学学报(自然科学版);1989年03期
8 陈星球,叶银根,贾建华,虢华珊;几种陆生薄囊蕨配子体发育过程的初步研究[J];华中师院学报(自然科学版);1984年01期
9 刘婧宏;王玥;刘保东;;姬蕨配子体发育的观察[J];热带生物学报;2012年04期
10 沈建;李新国;戴锡玲;郑洁;;温度及孢子消毒对黄腺羽蕨配子体发育的影响[J];上海师范大学学报(自然科学版);2009年03期
11 白诗敏;张见乐;王任翔;;华中瘤足蕨配子体发育的研究[J];广西师范大学学报(自然科学版);2017年01期
12 宗琦;檀龙颜;刘保东;;刺齿贯众及贯众配子体发育的培养观察[J];西北植物学报;2009年01期
13 李勇;杨建芬;贾媛;檀龙云;刘保东;;细辛蕨配子体发育的研究[J];西北植物学报;2008年08期
14 曾汉元,丁炳扬;蕨类植物配子体发育的研究[J];植物研究;2003年02期
15 李范;孟宪利;孙淑红;刘保东;;光叶藤蕨配子体发育的培养观察[J];热带生物学报;2012年04期
16 王玥;赵金博;王金娟;王晓楠;刘保东;;乌毛蕨科3种植物配子体发育的研究[J];植物研究;2007年03期
17 戴锡玲;王全喜;李新国;;液体培养基条件下乌毛蕨配子体发育的研究[J];武汉植物学研究;2007年02期
18 张开梅;方炎明;万劲;陶峰;;渐尖毛蕨和齿牙毛蕨的配子体发育研究[J];广西植物;2011年03期
19 徐永清;李凤兰;胡宝忠;;月见草大孢子发生与雌配子体发育研究[J];安徽农业科学;2011年19期
20 董美芳;胡楠;尚富德;;小盐芥大孢子发生和雌配子体发育[J];植物学通报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张莹;江雯洁;戴锡玲;吴世福;;边缘鳞盖蕨配子体发育的初步研究[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
2 李杨;张银丽;李东;姜闯道;戴绍军;王台;石雷;;保存温度对桫椤科三个濒危种孢子活力和初期配子体发育的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
3 盛仙永;刘文哲;;单叶血藤胚胎学研究.Ⅱ.大孢子发生和雌配子体发育[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
4 王丽丽;周志刚;;cbbX基因在海带配子体发育过程中的差异表达[A];中国海洋湖沼学会藻类学分会第七届会员大会暨第十四次学术讨论会论文摘要集[C];2007年
5 王君;康向阳;;小青杨大孢子发生、雌配子体发育及其系统学意义[A];第二届中国林业学术大会——S2 功能基因组时代的林木遗传与改良论文集[C];2009年
6 孔冬瑞;;单叶蔓荆大孢子发生和雌配子体发育[A];第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会论文摘要集[C];2010年
7 杨淑娟;彭励;毛桂莲;;宁夏枸杞大孢子发生和雌配子体发育的半薄切片观察研究[A];2017全国植物生物技术发展与植物逆境生理研究前沿动态研讨会论文集[C];2017年
8 郑慧卿;石雷;刘保东;;江南星蕨配子体发育的初步研究[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
9 杨维才;;植物大孢子发生和雌胚子体发育的分子生物学及遗传研究[A];全国植物分子生物学与生物技术学术研讨会论文集[C];2000年
10 宋梅芳;韩玉珍;;蓝猪耳胚珠表达的磷脂酰肌醇磷脂酶C基因的克隆与表达分析[A];中国细胞生物学学会2005年学术大会、青年学术研讨会论文摘要集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘飞;伯氏疟原虫受精前后抗原Pbg37的鉴定及其传播阻断效应与功能的研究[D];中国医科大学;2018年
2 崔红慧;拟南芥基因AtAOG1和MBD3在配子体发育过程中的功能分析[D];中国农业大学;2015年
3 鲁玉清;AtPPR2基因在拟南芥配子体和胚胎发育中的功能分析[D];中国农业科学院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段存英;拟南芥KETCH1通过介导核糖体蛋白RPL27a的核积累调控配子体发育[D];山东农业大学;2019年
2 芦莹;裙带菜优良品系选育的研究[D];大连海洋大学;2018年
3 宋斌;拟南芥配子体突变体KD361的分子遗传学研究[D];兰州大学;2013年
4 李文茹;裙带菜配子体发育与雌诱激素研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2006年
5 戴双;外源物质对荷叶铁线蕨配子体发育及性器官分化的影响[D];华中农业大学;2011年
6 程薪宇;凤尾蕨属配子体发育的系统学意义研究[D];哈尔滨师范大学;2011年
7 刘光华;保护植物金毛狗(Cibotium barometz)配子体发育与种群、群落结构研究[D];西南大学;2007年
8 刘贤;几种碎米蕨类植物配子体发育特性及其系统学意义[D];北京林业大学;2015年
9 蒲立立;金毛狗脊繁育技术的研究[D];广州中医药大学;2015年
10 石晓俊;冷蒿孢粉学及雌配子体发育研究[D];内蒙古农业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978