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核糖体是生物蛋白合成的基本场所。真核生物中60S和40S两个大小亚基在细胞核内组装后独立转运出核,其复杂的生物发生过程在多细胞生物翻译水平等多层次上对生物发育调控起着重要作用。通过对酵母的研究,人们发现NMD3(non-sense-mediated mRNA decay)蛋白是60S大亚基出核机制中的重要组分。NMD3的这一功能在动物中被证明同样存在。可是迄今在植物中尚无该蛋白功能的报道。本论文对拟南芥NMD3的功能进行比较系统的分析序列比对表明AtNMD3蛋白有保守的XPO1/CRM1依赖的富亮氨酸核输出信号(NES)和核定位信号(NLS)。拟南芥原生质体及转基因实验证明去除出核信号的AtNMD3定位于细胞核内,而去除NLS的AtNMD3则只分布在细胞质中,同时AtNMD3的核质分布受CRMl抑制剂LMB影响。蛋白互作实验证实AtNMD3能够和60S共沉淀在同一蔗糖密度梯度分离的组分中,同时通过酵母双杂检测到AtNMD3和RPL27ac相互作用。过量表达去除NES的AtNMD3的转基因拟南芥能够使60S在细胞核内积累。这些证据表明AtNMD3是AtXPO1介导的60S出核所必需的。为了解该蛋白对植物发育的影响,对该基因的表达特征进行了分析,实时定量RT-PCR和启动子GUS转基因植株分析表明,AtNMD3在不同发育时期的各个器官中都有表达,同时在维管束中高表达。进一步研究表明,过量表达去除NES的AtNMD3的转基因拟南芥的花序茎中束间纤维细胞的次生壁没有正常加厚。细胞壁组分中与次生壁相关的木糖含量下降,相应的纤维合成酶IRX1,IRX3,IRX5,半纤维素合成相关的基因CSLD5,CSLC8,XYN3,木质素合成相关基因IRX12,C4H,CAD4,转录因子NST3等在次生壁加厚过程中相关基因被显著下调。对束间纤维束细胞不同发育时期的超微结构观察表明在次生壁刚刚开始形成时期转基因植株中粗糙内质网上的核糖体数量明显少于野生型。同时通过对转基因植株中的叶绿素含量和色素蛋白含量研究分析表明过量表达去除NES的AtNMD3抑制了蛋白合成。这些结果表明,核糖体60S大亚基核质分布异常,会对细胞壁次生加厚产生显著的影响,其影响机制可能包括了粗糙内质网合成与细胞壁组分合成降解相关的酶的合成及相关基因的表达调控等复杂的互动关系。本工作不仅证明了植物中也存在与酵母和动物中保守的NMD3介导的核糖体60S大亚基出核机制,还揭示了核糖体的核质分布是细胞壁次生加厚的一个重要因素,这为人们理解细胞壁加厚的调控机制提供了一个新的视角。