拟南芥KD616基因对雌配子体和胚胎发育的影响

雌配子体和胚胎发育是被子植物有性生殖和形态建成过程中的重要环节，也是农作物生产籽实所必需的。我们课题组已有的研究结果显示模式植物拟南芥一个未知功能的单拷贝基因KD616在雌配子体和胚胎的发育过程中起重要作用。初步的分子生物学和遗传学分析结果表明，KD616基因在雌配子体和胚胎中均有表达，Ds转座子插入突变导致部分雌配子体发育异常，纯合体胚胎致死。等位突变分析和互补实验结果显示Ds插入到该基因的两个不同部位引起的突变具有相同的表型，初步证明了KD616基因参与调控植物雌配子体和胚胎的发育。因此，我们将在本项目中利用各种解剖学、细胞生物学和分子生物学技术和手段，揭示KD616基因的功能，阐明其生物学、生物化学功能及调控机制。研究结果对了解植物细胞生长发育的基因调控机制具有重要意义。

胚胎发育是高等植物孢子体发育的起始阶段，为植物孢子体发育奠定了组织和结构基础。植物胚胎发育过程受到相关基因的严格调控。越来越多的研究表明植物胚胎发育过程的调控体系复杂而精细，仅在拟南芥中就有超过500个基因参与胚胎发育的调控。我们对植物胚胎发育的调控网络仍然知之甚少，尚需更多的研究工作来揭示植物胚胎发育的调控机制。. 本工作对通过TAIL-PCR鉴定到的KD616基因的两个Ds插入突变体kd616和sgt4172进行了详细的遗传分析和表型分析，证明两个突变体都为胚胎纯合致死型突变体，并不影响雌配子体的发育。kd616停滞于2细胞胚体期，sgt4172停滞于球形胚期。KD616基因的全长基因组序列和全长CDS序列都能使突变性状得到恢复，证明kd616突变体的胚胎致死表型是由KD616基因上的Ds插入突变引起的，说明KD616基因在植物胚胎发育中起到重要作用。. 生物信息学分析显示KD616基因编码一个未知功能的蛋白，在其C端具有armadillo repeat domain, 为典型的ARM蛋白，在拟南芥基因组中只有一个拷贝。KD616和动物ARM类蛋白ataxin 10有一定相似性。Native gel, BiFC (bimolecular fluorescence complementation) 和LCI (luciferase complementation imaging) 等实验结果显示KD616蛋白可能形成同源三聚体。GFP融合蛋白的亚细胞定位分析显示KD616定位于细胞核和胞质中。通过GUS组织化学分析，显示KD616基因为组成型表达，并在细胞分裂旺盛的组织表达量较高，例如根尖和胚胎。. 已筛选到一个可能的KD616互作蛋白JAB1, BiFC和LCI实验结果进一步证明KD616可以与JAB1相互作用。但是JAB1是否调控植物胚胎发育以及KD616是否参与到已知的JAB1的信号通路中这些问题还都未有答案，相关的研究工作正在进行中。. 本项目的研究结果显示KD616基因在植物胚胎发育中起重要作用，丰富了植物胚胎发育的调控网络，也为进一步深入了解KD616基因的功能奠定了基础。