微丝骨架参与植物细胞胞质分裂调节的机制

胞质分裂是细胞分裂的最后阶段，与植物细胞增殖及形态建成直接相关。已知微丝骨架系统在细胞胞质分裂过程中发生着剧烈的动态变化，并且这些变化参与了细胞胞质分裂进程的调节。然而，迄今人们对微丝骨架系统参与细胞胞质分裂过程调节机制的了解仍十分有限。本申请项目拟以模式植物拟南芥植株根分生组织细胞以及拟南芥与烟草悬浮培养细胞为主要材料，利用细胞生物学、分子生物学、生物化学以及遗传学方法对微丝骨架在植物细胞周期进程中的动态变化规律及其对细胞胞质分裂，包括调节胞质分裂面、成膜体形成以及细胞板形成过程中的作用进行深入系统地研究；同时研究在这些过程中微丝与微管骨架之间的相互依存关系及其调节的机制，尤其是对新近报道的参与微丝与微管交联的formin家族成员、与其活性相关的profilin家族成员以及PIP2等上游的信号通路在这些过程中的调控作用进行研究。预期研究结果将会在植物细胞周期调控机理研究领域产生重要影响

微丝骨架是植物细胞内两类骨架系统之一，在植物细胞生命活动不同阶段均发挥重要的作用，如：参与调控细胞胞质分裂以及细胞极性生长过程等，因此与植物细胞增殖及形态建成直接相关。已知微丝骨架系统在细胞胞质分裂及细胞极性生长过程中发生着剧烈的动态变化，并且这些变化参与了细胞胞质分裂进程和极性生长过程的调节。然而，迄今人们对微丝骨架系统参与这些过程调节机制的了解仍十分有限。本申请项目以模式植物拟南芥及不同种悬浮培养细胞以及花粉为主要材料，利用细胞生物学、分子生物学、生物化学以及遗传学等学科方法对微丝骨架在植物细胞周期进程中的动态变化规律及其对细胞胞质分裂与花粉管的极端极性生长-顶端生长过程中的作用及多种肌动蛋白结合蛋白对该过程的调节机制进行深入系统的研究，同时研究在这些过程中微丝与微管骨架之间的相互依存关系及其调节的机制，尤其是对新近报道的参与微丝与微管交联的formin家族成员、与其活性相关的profilin家族成员在这些过程中的调控作用进行研究。通过本项目的实施，已完成一个可能的细胞骨架上游调控因子Ran家族成员在调控胚乳发育细胞化过程胞质分裂的研究；完成了AtFH14调节微丝动态及其与微管互作机制的研究；完成了多个重要肌动蛋白结合蛋白的功能分析，如：formin、fimbrin以及profilin家族成员LlFH1、AtFH16、LFIM1、LIPFNs通过对花粉管生长过程中与细胞胞质分裂成膜体微丝结构相似的花粉亚顶端微丝刷状环及花粉管微丝束状结构的形成与稳定作用以及LlSR28通过可变剪接作用调节微丝骨架结合蛋白的表达参与花粉管生长的调节过程等；完成了在体外profilin与formin共同调节微丝聚合过程的研究。此外，我们还发现了一个新的可能通过调节微丝与微管并参与细胞胞质分裂的微管结合蛋白MAP96，但其参与调节细胞胞质分裂的机制还需要进一步深入研究。上述研究结果推进了人们对植物细胞微丝骨架在植物细胞分裂与植物细胞极性生长中调控作用机制的认识。