植物驱动蛋白: 从微管阵列到生理活动调控

驱动蛋白(kinesin)是以微管为轨道的分子马达, 其催化ATP水解为ADP, 将贮藏在ATP分子中的化学能高效地转化为机械能, 在细胞形态建成、细胞分裂、细胞运动、胞内物质运输和信号转导等多种生命活动中发挥重要作用。对植物驱动蛋白的研究落后于动物和真菌, 其原因不仅由于植物进化出独有的驱动蛋白家族, 而且其家族成员数量远多于动物驱动蛋白。该文主要总结了驱动蛋白在微管阵列动态组织, 包括周质微管和有丝分裂早前期微管带、纺锤体及成膜体中的角色和功能, 以及其对植物生理活动的调控作用。同时对重要经济作物大豆(Glycine max)中的驱动蛋白进行了系统分析、分类及功能预测, 发现大豆驱动蛋白数量庞大。结合公共数据库中大豆转录组数据, 对部分大豆驱动蛋白进行功能预测, 以期对大豆及其它作物驱动蛋白功能研究提供线索和启示。     

大豆花药优势表达基因GmFLA22a调控雄性育性的功能研究

我国大豆对外依赖度高,加速提高大豆产量是目前亟需解决的问题。利用杂种优势是大幅提高作物产量的有效途径之一,近年来基于隐性核不育基因开发的智能雄性不育系统,为快速利用大豆杂种优势提供了可能。但是,大豆雄性不育基因研究相对滞后。本研究基于课题组大豆花器官转录组数据,筛选到在大豆早期花药中优势表达基因GmFLA22a,编码含有FAS1结构域的成束状阿拉伯半乳糖蛋白,亚细胞定位表明其可能在内质网中发挥功能。利用基因编辑技术获得Gmfla22a突变体,突变体植株在营养生长阶段与对照组相比没有明显差异,但在生殖生长阶段表现为结实率显著降低。Gmfla22a突变体花粉活力和花粉萌发率均无明显异常,组织切片并染色观察发现,突变体植株花药室壁增厚,花粉粒释放延迟、不完全,这可能是导致Gmfla22a结实率降低的原因。综上,本研究初步揭示GmFLA22a可能参与调控大豆雄性育性,为深入揭示其分子功能提供重要遗传材料,同时为大豆杂种优势利用提供基因资源和理论依据。