木葡聚糖半乳糖基转移酶PXT调控花粉管生长的研究及FER抑制子筛选

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植物细胞壁在植物细胞的形状维持、供给细胞自身生命活动的正常进行和响应外界环境改变等方面发挥重要作用。在拟南芥花粉管极性生长过程中,新的细胞壁组分不断在花粉管顶端区域沉积以维持细胞生长,因此细胞壁组分的正常合成至关重要。植物的初生细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和果胶等多糖形成的复杂网络结构,木葡聚糖(XyG)是最主要的半纤维素多糖,是由一系列XyG糖基转移酶参与合成的。到目前为止,关于花粉管细胞壁XyG糖基转移酶方面的研究很少。我们发现,Pollen expressed XyG galactosyltransferase(PXT)编码一个XyG半乳糖基转移酶。对pxt突变体进行表型分析,结果表明花粉管的生长出现明显的缺陷表型,pxt突变体体外生长花粉管的顶端明显膨大、长度明显变短。进一步的PXT功能研究结果表明,PXT基因突变造成花粉管细胞壁中未被半乳糖基化的XyG的积累,并且果胶、胼胝质、纤维素等细胞壁组分也发生了明显的变化。另一方面,对体外生长的花粉管施加刺激细胞壁药品Calcoflour White和Congo Red,发现PXT基因突变使花粉管细胞壁对于外源胁迫更加敏感,暗示细胞壁的稳定性有缺陷。PXT的功能研究有助于揭示糖基转移酶在拟南芥花粉管的XyG合成过程中的重要作用。植物类受体蛋白激酶(RLKs)感知和传递胞外信号,在植物的生长发育过程中发挥着重要作用。我们实验室多年来对拟南芥Catharanthus roseus RLK1-like家族成员FERONIA(FER)受体激酶开展研究。fer-4突变体存在多种表型缺陷,我们重点关注的是其根毛生长的缺陷。EMS(甲基磺酸乙酯)诱变是常用的基因诱变方法,通过对fer-4突变体进行EMS诱变,寻找FER信号通路的下游抑制因子,有利于进一步揭示FER在拟南芥生长发育过程中的重要功能。通过对fer-4突变体进行EMS诱变,筛选到了一株根毛回复突变体。对根毛回复突变体进行基因型鉴定,确定了其背景是fer-4纯合背景。后续会将筛选到的抑制子株系与fer-4突变体进行多次回交和自交,明确其显隐性和基因定位,找到发生突变的目的基因,并展开进一步研究。这项工作为今后继续深入研究FER在生长发育中的功能提供了重要的遗传材料。
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