獨(dú)腳金內(nèi)酯信號靶蛋白SMXL7調(diào)控?cái)M南芥地上株型.pdf

1、植物地上株型可以概括為植物各組織器官在地上部分的布局和排列，主要包括側(cè)生器官（葉片，花）的數(shù)量和大小，次級分枝的數(shù)量，以及各組織和器官之間在空間上相互連接的關(guān)系。株型作為重要的農(nóng)藝性狀直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量，是傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代育種中的重要目標(biāo)。獨(dú)腳金內(nèi)酯是目前被公認(rèn)的調(diào)控植物生長株型的重要調(diào)控因子能夠?qū)Πǚ种?shù)量、分枝角度、株高、葉片形態(tài)、莖粗等表型具有調(diào)控作用。最新的研究表明SMAX1-LIKE伴侶蛋白家族中的SMXL6，SMXL7，S

2、MXL8被鑒定為擬南芥中獨(dú)腳金內(nèi)酯信號的靶蛋白。本研究中，我們以擬南芥作為研究模型，觀察到了SMXL7能夠在擬南劃芥的根、莖、葉中快速被rac-GR24降解;揭示了SMXL7細(xì)胞核定位對蛋白質(zhì)功能和獨(dú)腳金內(nèi)酯信號介導(dǎo)蛋白降解的重要性;通體內(nèi)蛋白互作實(shí)驗(yàn)揭示了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號元件之間的詳細(xì)互作關(guān)系;我們通過遺傳學(xué)分析闡述了SMXL7蛋白保守結(jié)構(gòu)域的功能，并提出了SMXL7作用的下游涉及多個調(diào)控途徑。
　　1.獨(dú)腳金內(nèi)酯介導(dǎo)的SMXL7

3、蛋白的泛素化降解普遍存在于植物組織中。本文發(fā)現(xiàn)35S:SMXL7-YFP融合蛋白在擬南芥根細(xì)胞中被rac-GR24迅速降解，蛋白降解過程需要MAX2和D14蛋白的參與。同時，葉柄和莖中表達(dá)的SMXL7:SMXL7-VENUS融合蛋白也能夠被rac-GR24迅速降解。SMXL7基因主要在維管束相關(guān)組織中表達(dá)，但是基因的表達(dá)水平不受rac-GR24處理影響。另外，SMXL6和SMXL7在細(xì)胞核內(nèi)形成異源二聚體在rac-GR24處理下同時被降

4、解。
　　2.獨(dú)腳金內(nèi)酯信號元件主要在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用。SMXL7蛋白定位在細(xì)胞核內(nèi)并在細(xì)胞核內(nèi)富集形成核斑。在本研究中，利用蛋白截?cái)鄬?shí)驗(yàn)定位了細(xì)胞核定位信號(NSL)，失去細(xì)胞核定位的SMXL7蛋白喪失了大部分生物學(xué)功能。同時我們也證明了作為獨(dú)腳金內(nèi)酯信號受體的D14蛋白也主要在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用，并且我們利用FRET-FLIM證實(shí)了D14能與SMXL7和MAX2在rac-GR24處理下直接相互作用。
　　3.SMXL7重要

5、結(jié)構(gòu)域的功能解析。本研究中我們對SMXL7重要結(jié)構(gòu)域序列進(jìn)行了突變和修飾，創(chuàng)制了大量的SMXL7蛋白突變體。我們發(fā)現(xiàn)刪除特定的結(jié)構(gòu)域能夠分別影響蛋白的定位、對獨(dú)腳金內(nèi)酯誘導(dǎo)降解的敏感性、蛋白質(zhì)的活性等特征。借助于這些蛋白變異體，我們可以進(jìn)一步將SMXIL7蛋白的功能多樣性進(jìn)行仔細(xì)劃分。
　　4.SMXL7調(diào)控生長素運(yùn)輸。SMXL7和PIN1都能夠在相同的維管束形成層和木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中表達(dá)。SMXL7d53蛋白的積累能夠增加PIN1

6、蛋白在木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中細(xì)胞膜基部的蛋白水平，并且增加生長素極性運(yùn)輸?shù)哪芰Α?br>　　5.擬南芥地上組織普遍對SMXL7蛋白的活性具有敏感性。通過比較不同遺傳背景下植株在分枝數(shù)量，分枝角度，株高，葉形等表型特征，我們發(fā)現(xiàn)在獨(dú)腳金內(nèi)酯突變體中由于SMXL7不能被有效降解，因此在這些表型上產(chǎn)生了與基因拷貝數(shù)明顯相關(guān)的劑量效應(yīng)。
　　6.SMXL7蛋白功能部分依賴于高度保守的EAR結(jié)構(gòu)域。本研究中提供了大量的遺傳學(xué)數(shù)據(jù)說明了不同基因型所