獨腳金內酯信號靶蛋白SMXL7調控擬南芥地上株型.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系。株型作為重要的農藝性狀直接影響農作物的產量，是傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代育種中的重要目標。獨腳金內酯是目前被公認的調控植物生長株型的重要調控因子能夠對包括分枝數(shù)量、分枝角度、株高、葉片形態(tài)、莖粗等表型具有調控作用。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腳金內酯信號的靶蛋白。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細胞核定位對蛋白質功能和獨腳金內酯信號介導蛋白降解的重要性;通體內蛋白互作實驗揭示了獨腳金內酯信號元件之間的詳細互作關系;我們通過遺傳學分析闡述了SMXL7蛋白保守結構域的功能，并提出了SMXL7作用的下游涉及多個調控途徑。
　　1.獨腳金內酯介導的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組織中表達，但是基因的表達水平不受rac-GR24處理影響。另外，SMXL6和SMXL7在細胞核內形成異源二聚體在rac-GR24處理下同時被降

4、解。
　　2.獨腳金內酯信號元件主要在細胞核內發(fā)揮作用。SMXL7蛋白定位在細胞核內并在細胞核內富集形成核斑。在本研究中，利用蛋白截斷實驗定位了細胞核定位信號(NSL)，失去細胞核定位的SMXL7蛋白喪失了大部分生物學功能。同時我們也證明了作為獨腳金內酯信號受體的D14蛋白也主要在細胞核內發(fā)揮作用，并且我們利用FRET-FLIM證實了D14能與SMXL7和MAX2在rac-GR24處理下直接相互作用。
　　3.SMXL7重要

5、結構域的功能解析。本研究中我們對SMXL7重要結構域序列進行了突變和修飾，創(chuàng)制了大量的SMXL7蛋白突變體。我們發(fā)現(xiàn)刪除特定的結構域能夠分別影響蛋白的定位、對獨腳金內酯誘導降解的敏感性、蛋白質的活性等特征。借助于這些蛋白變異體，我們可以進一步將SMXIL7蛋白的功能多樣性進行仔細劃分。
　　4.SMXL7調控生長素運輸。SMXL7和PIN1都能夠在相同的維管束形成層和木質部薄壁細胞中表達。SMXL7d53蛋白的積累能夠增加PIN1

6、蛋白在木質部薄壁細胞中細胞膜基部的蛋白水平，并且增加生長素極性運輸?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)在獨腳金內酯突變體中由于SMXL7不能被有效降解，因此在這些表型上產生了與基因拷貝數(shù)明顯相關的劑量效應。
　　6.SMXL7蛋白功能部分依賴于高度保守的EAR結構域。本研究中提供了大量的遺傳學數(shù)據說明了不同基因型所