拟南芥RNA结合蛋白在胚乳发育中的功能和作用机理研究

The endosperm is the main food resource for human population, accumulating research was focused on the endoperm development and signal exchang between embryo and endosperm. But the progress in our understanding of endosperm degradation and signaling processes occurring between embryo and endosperm is limited. FPA and UBA2c that encoded RNA binding protein inhibit the endosperm breakdown. In this project, we will screen the suppressor of fap/zou and uba2c/zou, isolate the downstream gene of FPA or UBA2c　and the new genes that promote the endosperm breakdown; We will isloate the proteins and RNAs　 that interact with FPA or UBA2c during endosperm degradation by screening the yeast two hybrid library and RNA binding protein immunoprecipitation; the function of proteins and RNAs during the endosperm breakdown and signal pathway between the endosperm and embryo will be analysed. This research holds great promise to creating new targets for agrobiotechnology　aiming at crop improvement.

胚乳发育是植物发育研究中的热点领域，对于胚乳发育过程中胚乳降解机制和胚和胚乳协调发育信号通路的研究虽有一定进展，但仍有许多未知问题需要回答。拟南芥RNA结合蛋白FPA和UBA2c基因抑制胚乳降解，FPA或UBA2c基因的突变抑制zou种子皱缩表型。本项目旨在通过筛选fpa/zou和uba2c/zou双突变体的抑制突变体，分离受FPA或UBA2c调控的下游基因和促进胚乳降解新基因；通过RNA结合蛋白免疫沉淀和酵母双杂等生化技术，分离与FPA或UBA2c基因的相互作用的RNA和蛋白，解析这些RNA和蛋白在胚乳降解和协调胚和胚乳发育的信号通路中的功能。本项目的实施将完善胚乳降解调控网络，发现新的协调胚与胚乳发育的信号通路。

在真核生物中，RNA 结合蛋白（RBPs）是一类重要的转录后调控因子，通过与 RNA 结合形成核糖核蛋白复合物来调节真核生物细胞的 RNA 代谢过程，包括 RNA 的转移、修饰、翻译及降解。近年来，对RNA 结合蛋白的研究已成为备受关注的热点。本项目通过遗传学、分子生物学以及生物化学等方法分析两个植物特有的RNA结合蛋白，FPA和UBA2c，生物学功能。.选择性多聚腺苷化是一种普遍存在于真核生物中的基因调控机制，选择性多聚腺苷化发生使得一个基因产生多种转录本，从而增加基因表达过程中可调控的维度。FPA编码SPEN家族的RNA结合蛋白，调控FLC基因的表达而调控开花时间。 本研究发现FPA通过调控zou4突变体中ZOU基因的选择性多聚腺苷化而影响拟南芥的胚乳的发育。在zou4突变体中，T-DNA的插入导致转录提前终止和无功能的短转录本形成；在zou4fpa双突变体中，除了无功能的短转录本外，fpa促进ZOU选择启动子远端的Poly（A）位点，产生功能正常的ZOU转录本。进一步的研究发现FPA也影响T-DNA携带的基因启动子的甲基化而调控基因的表达。 AtUBA2c含有两个RNA识别域的蛋白质，和FPA一样，AtUBA2c在胚乳中功能依赖于zou4突变体，不依赖于其他zou突变体。酵母双杂交实验表明FPA和UBA2c用不同的方式调控同一靶标基因表达。.通过本项目的实施，我们从分子水平阐明了FPA和UBA2c这两个植物特有的RNA结合蛋白的靶标基因和调控机理，为深入理解植物中RNA结合蛋白调控生长发育的分子机制提供了全新的角度。