论文部分内容阅读
生殖障碍是指物种间或物种内个体间基因交流受到抑制的遗传机制，分为种间生殖障碍和种内生殖障碍。自交不亲和性是广泛存在于显花植物的一种重要的抑制自交和促进异交的种内生殖障碍，在维持物种遗传多样性方面发挥了重要作用。在蔷薇科、茄科和车前科植物中，自交不亲和性由一个复等位S位点控制，该位点编码了花柱S因子S-RNase和多个旁系同源的花粉S因子SLF(S-Locus F-box)。前期研究结果表明在亲和反应中多个旁系同源的SLF蛋白共同识别异己S-RNase并将其泛素化修饰，进而通过26S蛋白酶体途径降解。演化分析显示S-RNase具有单一起源，且来自于S-like-RNase。然而，我们对花粉S因子SLF的演化机制、S-RNase的泛素化修饰位点及生化机制都知之甚少。为了研究这些问题，首先，我们通过对车前科植物栽培金鱼草(Antirrhinum majus)的基因组序列分析，获得了一个典型的S位点及三个S位点外部的AmSLFL(AmS-Locus F-box-Like)基因（AmSLF-1.1、AmSLF-3.1和AmSLF-7.1）。在自交不亲和杂交矮牵牛(Petunia hybrida)中分别过表达这些AmSLFLs的转基因实验表明AmSLFL的遗传功能和生化机制与SLF相似。演化分析表明AmSLFL与AmSLF基因具有共同祖先，并且在金鱼草中为单一起源。其次，为了鉴定亲和反应中S-RNase的泛素化修饰及其位点，我们利用过表达AmSLFL-3.1的转基因植株进行亲和授粉，对授粉后的花柱总蛋白进行质谱分析，发现了PhS3-RNase和PhS3L-RNase的泛素化修饰位点，并通过体外泛素化实验证明S-RNase的泛素化修饰是由SLF介导的。第三，为了进一步从蛋白质组学水平上研究自交不亲和性的生化机制，我们通过双向电泳和质谱分析发现了PhS3L-RNase的N型糖基化修饰位点以及SCF复合体组分PhSSK1、PhCullin1和多个PhSLF蛋白的磷酸化修饰位点，提示糖基化修饰和磷酸化修饰可能参与了S-RNase类型的自交不亲和性。综合以上结果，我们发现栽培金鱼革SLF和SLFL基因具有单一起源，提示S位点可能经历了由多位点到单位点的演化过程。另外，我们还确定了S-RNase的泛素化和糖基化修饰位点以及PhSSK1、PhCullin1和多个PhSLF蛋白的磷酸化修饰位点，这为深入研究S-RNase类型自交不亲和性的生化机制和信号转导提供了重要线索。