拟南芥MT190基因在配子体细胞第一次有丝分裂过程中的作用初探

The development of germ cells is a basic premise in generational alternation in flowering plants, also, it is a kind of guarantee on agricultural production. Mitosis is one of necessary processes for germ cells(male and female gametophyte) development and maturation. But as far, the regulation of gene expression during mitosis is still poorly understood. We screened a male and female gametophyte seriously affected mutant mt190 and preliminary analysis of results showed that the female gametophyte abnormal in the functional megaspore at the first mitosis and male gametophyte development stopped at the same process. Analysis by PCR and bioinformatic softwares, The 3'-UTR of MT190 gene has miR838 binding sequence, suggesting that miR838 maybe negative regulate MT190 gene expression and probably control gametophyte cells at the first mitosis. The project intends to use a variety of cell biology, genetics and biochemistry experimental means to reveal the function of the MT190 genes at mitosis in Arabidopsis early development of germ cells.

生殖细胞的正常发育是显花植物世代交替的基本前提，也是农业生产应有的保证。有丝分裂是生殖细胞(雌雄配子体)发育成熟的必经过程之一，而与有丝分裂过程相关的基因表达调控目前还知之甚少。我们筛选到一株雌雄配子体严重受到影响的突变体mt190，初步的分析结果表明雌配子体异常于功能大孢子的第一次有丝分裂，雄配子体发育止于小孢子的第一次有丝分裂。通过PCR和相关的生物信息学软件分析，在MT190基因的3'-UTR区有一段miR838结合序列，暗示miR838可能负调控MT190基因的表达而控制配子体细胞的第一次有比分裂过程。本项目拟利用各种细胞生物学、遗传学和生物化学实验手段揭示MT190基因在拟南芥生殖细胞早期发育的有丝分裂过程中的功能。

雌雄配子体的形成是显花植物有性生殖过程的一个重要环节。雌配子体 (胚囊) 形成于雌性器官胚珠中, 而雄配子体 (花粉) 则形成于雄性器官花药中。配子体的形成受到复杂的遗传网络调控, 目前对这一过程的遗传调控机制还知之甚少。本研究通过筛选拟南芥Ds插入突变体, 分离鉴定到了两个影响拟南芥配子体发育的突变体, ataog1和mbd3, 并分析了相关基因在配子体形成过程中的作用。.遗传分析表明, ataog1雌雄配子体的遗传功能都受到严重影响。AtAOG1基因的突变使得雄配子体的发育停滞在了单核小孢子阶段, 同时伴随着小孢子的降解; 而雌配子体的发育停滞于单核胚囊阶段, 胚囊发生了严重缺陷, 因此雌雄配子体的育性发生了严重降低, 最终影响了植株的结实率。对其基因表达模式分析发现, AtAOG1主要在生殖器官中有相对较高的表达, 包括小孢子、花粉粒和胚珠, 而在营养器官中的表达相对较低。由于AtAOG1编码一个未知功能的蛋白, 因此对其蛋白进行了分析, 结果显示AtAOG1蛋白主要定位于细胞核中, 同时对其氨基酸序列进行比对时发现, 在该蛋白序列中并没有找到可以暗示其功能的结构域。此外, 分别以野生型和ataog1突变体的花序为实验材料, 对一些影响配子体发育基因的表达量进行了比较, 结果发现AtAOG1基因的突变严重影响了一些配子体发育所需要基因的表达。综上所述, AtAOG1对配子体的发育是重要的, 而且很可能是通过与其它配子体相关基因的协同合作来调控拟南芥雌雄配子体的发育过程。 .在实施过程中，培养了2名硕士生和1名博士生，同时还在JIPB上了表了一篇论文，还有另一篇已撰写完毕，进入投稿阶段。