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锌指结构域(Zinc-fingers,ZnFs)广泛存在于高等真核生物的蛋白质分子中。它具有识别或结合DNA、RNA和蛋白质的能力,在细胞生命活动中扮演多重角色。本研究在实验室前期的研究工作基础上关注了一个功能未知的拟南芥基因Atlg55040,该基因编码的蛋白含有RanBP2类型锌指结构域。这种类型的锌指结构域在植物中的功能尚不清楚。我们对蛋白功能进行了初步研究,根据研究结果,将该蛋白命名为EDR1(Embrvo Development Retardation protein1)。 通过RT-PCR及GUS组织化学染色实验确定了EDR1的组织表达特异性。RT-PCR结果表明,EDR1在拟南芥各组织中均有微量的转录,但在花中的转录水平明显高于其它组织;GUS组织化学染色实验显示,EDR1在拟南芥两细胞和三细胞早期的花粉以及早期的受精后胚珠中高表达,而在拟南芥的根、茎、子叶、真叶以及茎生叶中未检测到GUS活性。 在烟草悬浮细胞中瞬时表达以及在花粉中稳定表达:EDR1-GFP融合蛋白实验确定了EDR1定位于线粒体。 本论文对蛋白功能的研究主要在T-DNA有效插入的突变体SALK043472C(edr1-1)中进行。该突变体的表型可以概括为两方面:(1)edr1-1纯合体种子不萌发。实验发现,EDR1蛋白的缺失没有导致雌雄配子任何一方败育,但缺陷型的雌雄配子结合后形成的纯合体合子胚在整个发育过程中表现出明显的滞后。进一步的超显微(透射电镜)观察结果说明EDR1蛋白的完全缺失影响了线粒体的状态,导致叶绿体的发育滞后以及种子成熟过程中的贮存物质(尤其是脂质)积累缓慢。我们推测edr1-1纯合插入突变体的种了胚发育滞后以及子叶中贮存物质积累不足是导致种子没有萌发能力的主要原因:(2)edr1-1杂合体植株与野生型无异,表明EDR1的表达量减半不影响植株发育,但多个遗传学实验的统计分析表明,缺失了EDR1的花粉表现出明显的受精竞争劣势。由此推论,EDR1蛋白为拟南芥胚发育所必需,它的缺失导致胚发育障碍,种子失活以及花粉在受精过程中表现出竞争劣势。 通过转基因回复实验,将EDR1转入edr1-1的杂合突变体后,成功获得了edr1-1纯合插入突变体,并发现获得转基因回复的edr1-1杂合体植株角果中发育滞后的种子比例明显降低。这些现象都表明转基因回复有效。由此得出结论:EDR1的完全缺失是导致胚发育滞后并不能成长为植株的原因。 在拟南芥基因组中,EDR1为单拷贝基因,它编码一个水溶性蛋白质。研究结果表明,EDR1在拟南芥的个体发育中扮演着非常重要的角色,本研究为进一步揭示植物中Rard3P2-type ZnFs的功能提供了有意义的线索。