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植物的根为植物生长提供水分和营养元素,而该过程发挥主要贡献的是根部根毛区。根毛数量庞大,更容易从土壤中吸收生命所需物质。由于根和根毛对植物生长的重要性,以及根毛细胞的单细胞极性生长模式更容易研究和分析,所以根毛作为研究模式被用来探究细胞的生长发育过程。课题组前期在拟南芥中发现并研究的一个隶属于类受体蛋白激酶亚家族 CrRLK1Ls 的成员 CAP1([Ca2+]cyt-associated protein kinase,CAP),是一个与胞质Ca2+相关的蛋白激酶,通过调控细胞内NH4+动态平衡,维持细胞内钙离子和活性氧的浓度梯度,从而调控根毛的顶端生长。突变体cap1在MS培养基上表现短根毛,虽然已经知道CAP1调控根毛的生长发育过程,但是该通路的上下游成分目前还不很清楚,为了进一步确定与分析与CAP1互作的上下游成分,该实验从抑制子基因的确定和酵母双杂交两方面入手,分析可能与CAP1互做的蛋白功能。课题组前期通过对cap1-1进行EMS诱变筛选到一批长根毛表型的潜在抑制子材料,通过与cap1-1进行杂交和自交,然后对其F2代进行表型分析,发现抑制子材料18,Y和S62出现3:1的分离比,符合孟德尔单基因遗传规律,抑制子所调控的长根毛表型属于单基因隐性遗传。基于这些实验材料,本课题做了以下实验,继续让18与cap1-1进行杂交和自交纯化背景,构建了回交两代的测序群体BC2F2。通过对测序结果的分析再结合基因功能的预测分析最终确定了 7个潜在抑制子基因:18(AT1G193xx),Y(AT1G580xx,AT1G601xx),S62(At5G192xx,At5G202xx,At5G184xx,At5G196xx)。对于这7个基因,课题组设计了以下方案来验证其与CAP1之间的关系:1、构建这7个基因与CAP1的拟南芥双突变材料,通过根毛表型来分析其关系;2、构建这7个基因的回补载体,通过回补抑制子材料和野生型材料来分析其关系;3、通过一系列生化实验来验证其互作关系,如BiFC-Split,共定位检测等试验。最终从抑制子1 8里面筛选得到一个最可能的抑制子基因AT1G193xx。该抑制子基因所编码的蛋白RRAx隶属于GTs(GTs,glycosyltransferases)家族,参与伸展蛋白的O糖基化过程,该过程是细胞壁在形成网格状交联结构和自我组装的关键步骤,对细胞生长有着重要的意义。在本课题的研究中发现,RRAx和CAP1的双突变纯合体部分恢复了cap1-1的短根毛表型,呈现出与筛选到的抑制子材料类似的根毛表型,猜测RRAx可能与CAP1存在某种互作关系并在CAP1调节根毛发育的信号通路中扮演重要角色。对于通过酵母双杂交技术筛选得到的另一个可能与CAP1互做的蛋白POE1;17(Pollen Ole e 1;17)。课题组为了进一步探究POE1;17与CAP1之间的关系,构建了植物遗传材料,通过根毛表型分析发现POE1;17可能没有参与CAP1调控的根毛生长发育过程。为了进一步证明该实验结果,本实验同时设计了 BiFC相关实验,发现POE1;17与CAP1可能不存在直接互做的关系,基于以上实验结果我们得出结论POE1;17与CAP1之间可能不存在互作关系,POE1;17可能没有参与CAP1调控的根毛生长发育过程。综上,得到了至少一个潜在的抑制子基因,进一步探究抑制子基因将有助于了解CAP1的功能。