拟南芥RNA结合蛋白LIF2的功能研究

RNA binding proteins (RBPs), which are characterized by containing RNA binding domain, such as RNA recognition motif, play critical roles in post-transcriptional regulation, such as RNA transport, alternative polyadenylation, alternative splicing. There are more than 200 RBPs in Arabidopsis thaliana, but they are poorly investigated. Arabidopsis gene LIF2 (LHP1 INTERACTING FACTOR2) encodes a classical RNA binding protein containing three RRM domains. Due to interact with LHP1 (LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN1), it is predicted to participate in the control of histone methylation. However, the target RNAs and other interaction proteins involved in post-transcriptional regulation have not been studied yet. Now we found that mutations in LIF2 caused enhanced seed dormancy and hypersensitivity to ABA and PAC. Based on all above, we want to know the biochemical function of LIF2 and how it plays a role in seed dormancy. Accordingly, we will combine transcriptomics, biochemical analysis, biological analysis to explore the target RNAs and interaction proteins of LIF2 and explain its molecular mechanism in regulation of seed dormancy.

RNA结合蛋白在转录后调控中（如RNA运输、可变剪切、选择性多聚腺苷酸化等）起至关重要的作用。在植物中存在200多个RNA结合蛋白，然而目前已被解析的却非常少。LIF2（LHP1 INTERACTING FACTOR2）是一个含有3个RRM结构域（RNA识别与结合结构域）的典型的RNA结合蛋白。我们发现lif2突变体的种子休眠加深且对ABA、PAC（GA合成抑制剂）更加敏感，表明LIF2基因具有抑制种子休眠的生理功能。目前关于LIF2基因的报道是从LIF2蛋白与LHP1蛋白互作来调控组蛋白甲基化修饰的角度来进行的。然而它的靶RNA以及互作蛋白并没有被系统地研究过，因此其参与转录后调控的分子机制仍不清楚。我们拟以lif2突变体为材料，结合iCLIP研究方法、Co-IP研究方法等来探索LIF2的生化功能及其调控种子休眠的分子机制。

种子休眠与萌发是重要的生态性状和农业性状，与作物的产量和品质息息相关。鉴定调控种子休眠与萌发的关键基因将为分子设计育种提供重要的理论基础。本项目以拟南芥为研究对象，解析两个关键的种子休眠相关基因LIF2和FT调控种子休眠的分子机制。我们发现LIF2在种子休眠调控中具有双重功能，即相对较弱的种子休眠促进功能，以及在后熟过程中促进休眠解除的功能。生理学实验和转录组学分析表明LIF2对种子休眠的调控涉及到多个激素途径，而与DOG1无关。在后熟过程中，LIF2可能通过调控次生代谢物合成和蛋白质加工来调控休眠的解除。我们发现LIF2为核定位蛋白，它可以自身相互结合，也可与FCA相互作用。. 我们解析了FT调控种子休眠的分子机制，发现FT具有促进休眠的作用，同时其同一家族蛋白TFL1也具有促进种子休眠的作用。FT负调控GA的生物合成导致GA含量下降，进而导致种子休眠加深以及种子萌发对PAC更敏感。与此同时，FT上调DOG1的表达，进一步加深种子休眠。遗传学分析发现DOG1和SPY同时位于FT的遗传上位。. 以上研究补充了RNA结合蛋白在种子休眠调控中的知识，提高了我们对FT在种子休眠调控中的作用的认识，丰富了种子休眠的理论，也为分子设计育种提供了理论基础。