种子储存mRNA的存在结构及功能的研究

继miRNA介导的转录后调控机制被发现之后，最近几年，又发现了由mRNA介导的转录后调控。该调控机制在种子中的研究尚属空白。本课题将对种子储存mRNA在萌发过程对基因表达的调控作用进行研究。根据前期实验结果我们提出如下假设：种子萌发需要的mRNA在发育后期合成并储存在特殊的细胞质结构中，萌发时从其储存结构转移到多核糖体中合成新蛋白质。课题组将通过下列途径对该假设进行论证：抑制萌发过程新mRNA的产生，观察种子萌发的情况变化，研究储存mRNA在萌发过程起的作用。同时将萌发过程不同时期种子细胞内容物分离，鉴定mRNA的存在组分和数量，比较mRNA在种子发育和萌发不同时期在多核糖体和mRNA储存结构等组分中量的变化，了解其在细胞内的运动以及这种运动对蛋白质合成的调节。该研究是首次对种子萌发过程mRNA参与的转录后调控进行探索, 结果将填补mRNA在种子萌发过程的基因调控研究的空白。

mRNA介导的转录后调控是继siRNA和miRNA介导基因沉默进行转录后调控的机制被发现之后，又一种关键的转录后调控方式, 具有非常重要的研究和应用前景。本项目以不同植物的种子、烟草悬浮细胞和拟南芥幼苗为材料，研究植物幼苗、种子和悬浮细胞中通过mRNA在的运动所介导的转录后调控方式。选题具有先进性。.本项目的研究结果发现在转录被抑制的条件下，大豆和莴苣种子可以利用发育过程储存在处理小体中的mRNA完成在萌发过程;而西红柿种子由于萌发过程所需时间相对大豆和莴苣种子较长，不能在转录抑制的条件下完成萌发过程。通过分离不同萌发阶段种子细胞内容物的亚细胞结构，并测定mRNA在不同亚细胞结构中量的变化，发现mRNA在干种子中主要存在于储存结构中，萌发过程主要存在于多核糖体中。说明mRNA在种子萌发过程中，可以通过在不同亚细胞结构间的运动调节蛋白质翻译。转录抑制条件下西红柿种子不能萌发，说明发育过程中储存在处理小体/胁迫颗粒中的mRNA离开储存结构后有一定的寿命，只能在一定时间内供种子萌发蛋白质翻译的需要。 .对转基因烟草悬浮细胞和转基因拟南芥的研究结果还发现转基因烟草悬浮细胞和转基因拟南芥幼苗根部细胞在高温、低温、高盐等胁迫条件下显示多核糖体解体，处理小体聚集的特征，显示胁迫条件下发生了mRNA 由多核糖体向处理小体转移的现象。通过mRNA的转运调节基因的表达。在胁迫解除后，发生mRNA 由处理小体向多核糖体转移的现象。说明植物悬浮细胞和完整植株的细胞中也存在通过mRNA在细胞内的运动所介导的转录后调控方式。.本项目研究结果已整理成9篇论文。其中7篇已发表（3篇SCI，分别为Current Biology, RNA Biology, 和The EMBO J; 4篇核心期刊），还有2篇正在修改中。培养5名研究生，其中1名研究生被评为深圳大学优秀毕业研究生。