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种子植物是植物界中最进化和繁茂的类群,具有发达的孢子体,以利于传播和抵御不良环境条件的种子进行繁殖,在系统发育的进程中占据了优势地位。种子的萌发受到复杂的内外因素如:光、温度、多种植物激素的调控,以及种子自身结构和状态的影响。种子的休眠和萌发对于农业生产意义重大,种子的休眠有利于谷物的采收和贮藏,而种子适时、快速的萌发有利于增加农作物的长势和产量。打破休眠后的种子在适宜的条件下能够正常萌发,而在遭遇胁迫条件时通过激活ABA信号途径来抑制萌发以保护幼嫩的胚胎,在逆境胁迫下,萌发抑制是对种子的一种保护机制。然而在逆境解除或者维持在较低强度时,降低种子对胁迫信号的响应使其完成萌发却有利于植物的生存繁衍。在植物细胞中,微管骨架的组织与排列对细胞分裂以及细胞的生长和形态建成具有重要意义。而细胞中微管骨架的动态和排列及列阵转换离不开众多的微管相关蛋白(microtubule-associated proteins,MAPs)的参与。微管切割蛋白katanin是一个在微生物和动植物中都相对保守的微管相关蛋白,能通过水解ATP的方式切割微管。在拟南芥中,研究发现katanin p60亚基(KTN1)参与叶表皮细胞、根毛细胞、表皮毛细胞发育和细胞壁形成等多种生长发育过程。也有研究发现,miRNA对其靶基因的蛋白翻译抑制需要KTN1蛋白,说明KTN1蛋白还参与到了 miRNA对靶基因的转录后调控。本研究发现在正常的萌发条件下,拟南芥ktn1突变体种子与野生型相比在萌发上没有明显差别,而在盐胁迫、渗透胁迫或者外源施加ABA等条件下种子萌发显著延迟了。研究显示ktn1突变体种子萌发对ABA的敏感性显著提高,在外源施加ABA的条件下,可在ktn1突变体内检测到与萌发相关的基因ABI3、ABI4和ABI5的表达比野生型中的高。前人的研究曾报道ARF10/16蛋白可以通过未知的方式促进ABI3基因的表达,进而抑制了种子的萌发,而miRNA160通过负调控生长素响应基因ARF10/16的机制来调节种子的休眠/萌发。本研究发现在ktn1突变体内该调控被抑制了。进一步的实验证明ARF10/16转录本的剪切并不依赖KTN1蛋白,但是在ktn1突变体内ARF10/16蛋白却大量积累,表明miRNA160除了对ARF10/16转录本剪切上的调控之外,还有一个以前未被发现的蛋白翻译抑制机制,而且miRNA160对ARF10/16转录本的蛋白翻译抑制依赖KTN1蛋白。有证据显示KTN1蛋白对miRNA作用具有选择性,并且KTN1蛋白可能仅参与miRNA对靶基因蛋白翻译抑制水平上的调控。种子在萌发的时候,如果遭遇胁迫条件,ABA的含量升高,抑制萌发的基因也被诱导,但当胁迫解除或逆境条件维持在较低强度时,为使种子能够萌发并完成繁衍,对ABA信号响应的拮抗机制就变得十分重要。本研究发现KTN1蛋白介导的miRNA160对ARF10/16的转录后翻译抑制可以减弱ABA诱导的萌发抑制基因ABI3的表达,有利于种子在逆境减弱或者维持在较低强度时完成萌发。本研究发现了 miRNA160在转录后翻译水平调控ARF10/16的新机制,并揭示了KTN1在其中发挥的重要作用,为深入理解种子萌发的调控机制以及植物对ABA信号途径的调控机制提供了新的内容。