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细胞周期调控是生物体细胞增殖和生长发育的基础。本研究利用裂殖酵母系统对烟草BY-2细胞中可能的细胞周期调控相关基因进行了功能性筛选,一共分离到110个可影响裂殖酵母细胞周期的基因,其中约8%的基因编码核心细胞周期调控蛋白;60%的基因与转录或翻译调控相关,其中多个基因在BY-2细胞中是首次报道;7%的基因编码代谢相关蛋白;另有相当一部分是功能未知基因(约22%)。进一步的分析显示,上述基因中有22个的过量表达能影响裂殖酵母胞质分裂,对这些基因转基因酵母的表型分析和其在BY-2细胞中表达谱的分析表明,它们可能参与了对植物细胞胞质分裂的调控。
在上述工作的基础上,本研究对其中一个基因NtRCP1的功能进行了重点分析。NtRCP1基因编码一个RING finger蛋白,在裂殖酵母和BY-2细胞中过量表达NtRCPl都能影响其胞质分裂,从而形成多核细胞。在转基因拟南芥中,NtRCP1的异位表达造成植株的矮化、不育并形成锯齿状叶片。NtRCP1在整个细胞周期中均有表达,但在M期表达量有所下降,同时,它的表达还受到激素2,4-D和ABA的调控。体外生化实验证明NtRCP1是一个功能性E3连接酶。这些结果暗示,NtRCP1是一个胞质分裂的负调控因子,可能通过降解某个细胞周期相关蛋白对胞质分裂实行调控,从而参与调控植株的生长发育。
本论文实验结果表明,裂殖酵母系统是筛选植物细胞周期相关基因的有效体系,更重要的是,本研究所分离的基因为进一步阐明植物细胞周期尤其是胞质分裂过程的网络调控增添了新的理论和实验依据。