论文部分内容阅读
细胞分裂是多细胞生物生长发育的基本生物学过程，细胞分裂的精密调控对植物的生长发育至关重要。近年来，在细胞水平对细胞分裂调控的研究取得了很大的进展，已经在模式动、植物中建立了一个由周期蛋白/周期蛋白依赖激酶复合物驱动的基本的分子调控系统。但由于植物的生长发育是一个细胞分裂、分化和膨大协同作用的复杂过程，目前对发育过程中细胞分裂的调控机制还不清楚。 为了研究植物器官发育过程中细胞分裂和膨大的控制，我们通过筛选拟南芥器官大小改变的突变体，分离到了一个小器官突变体(smaller organ2，smo2)。与野生型相比，smo2的地上部器官变小，根变短。细胞学观察表明，smo2叶片的叶肉细胞数目减少，而细胞体积变大。因此，smo2的小器官是由细胞分裂的缺陷所引起，而非细胞膨大受阻所致。进一步对叶片和根进行生长动态分析发现smo2器官发育过程中，细胞的产生速率减少而发育时间不变。此外，在smo2器官发育过程中，组成型激活了细胞周期相关基因的表达以及过量累积了表达CYCB1;1:GUS的细胞，表明smo2在细胞周期G2-M期的进程有缺陷。同时，正在发育叶片的细胞倍性结果也支持这一结论。 遗传连锁分析表明smo2的表型是由单个隐性核基因的突变所造成。我们通过TAIL-PCR的方法分离到T-DNA插入位点的基因组侧翼序列，用遗传互补实验验证了SMO2为Atlg22270。SMO2编码一个功能保守的ScTRM112同源蛋白，酵母的互补实验结果显示SMO2能够互补sctrm112的细胞分裂缺陷。酵母中ScTRM112是一个具有多功能的组分，它参与tRNA甲基化、蛋白质甲基化等一系列的细胞事件。根据以上的实验结果，我们推测拟南芥SMO2是一个功能保守的ScTRM112同源蛋白，SMO2参与控制植物生长发育过程中的细胞分裂。 另外，在酵母中，ScTRM112即能与ScTRM9或ScTRM11相互作用，影响tRNA特异位点的甲基化水平，又能与ScHEMK2/Ydr140w相互作用调节eRF1的甲基化水平。为了进一步分析SMO2在植物器官发育中的作用机制，我们鉴定了AtTRM9、AtTRM11和AtHEMK2的T-DNA插入突变体。表型分析结果显示，在正常的生长条件下，attrm9和attrm11没有明显的表型，而athemk2表现出明显的小叶片和短根。细胞学分析结果显示athmek2的器官变小是由于细胞分裂的缺陷所引起。同时，我们通过基因互补实验验证了At3g13440能完全互补athemk2器官变小的突变表型。遗传分析的初步结果表明SMO2对细胞分裂的作用机制可能与AtHEMK2不同。