拟南芥NCOT1基因在胚胎发育中的作用机理研究

植物胚胎从单细胞合子经细胞分裂分化、胚胎模式建成，形成具有子叶、下胚轴和胚根等结构的成熟胚胎。生长素在胚胎模式建成中起重要作用，但机理还不清楚。我们通过筛选拟南芥npy5pid双突变体的EMS诱变群体，得到一突变体,命名为ncot1(non-cotyledon in pid 1)。ncot1自身无明显缺陷，而ncot1pid在胚胎发育的过渡期不能产生正常子叶原基，但能形成下胚轴和胚根，最终形成无子叶的胚胎。ncot1pid的表型与npy5突变无关，但严格依赖于pid突变，是pid的增强子。PID是一AGC类蛋白激酶，通过磷酸化生长素转运蛋白PIN1调节其在质膜上的极性分布，调控生长素运输。NCOT1不同于生长素和胚胎发育中的已知基因，推测它可能影响PID及其同源基因或其它基因功能，在生长素通路中起作用, 从而控制胚胎发育。我们将克隆NCOT1基因，解析其在生长素通路和胚胎发育中的作用机理。

植物胚胎从单细胞合子经细胞分裂分化、胚胎模式建成，形成具有子叶、下胚轴和胚根等结构的成熟胚胎。生长素是一种重要的植物激素，在胚胎模式建成中起重要作用，但其如何决定胚胎模式建成的机理还不清楚。AGC蛋白激酶PID (PINOID）通过调控生长素输出载体PIN的磷酸化参与生长素的极性运输，与很多生长素相关基因协同作用参与植物子叶的形成。在本项目中，我们在拟南芥pid突变体背景下通过EMS诱变，筛选得到一个pid的增强子ncot1(no-cotyledon 1) [发表时更名为 ncp1 (no-cotyledon in pid 1)]。ncp1 pid双突变体子叶缺失，增强了pid单突变体的三子叶表型。我们发现NCP1是拟南芥MOB1基因家族的AtMOB1A (AT5G45550)。动物中MOB1是Hippo信号通路的重要成员，在调控细胞分裂，控制器官大小方面起重要作用。NCP1/AtMOB1A在生长素调控的拟南芥生长发育过程中起重要作用。NCP1在胚胎、幼苗、花序和花器官中都有很强的表达。ncp1单突变体在胚胎发育早期细胞分裂异常，根短，花器官小、角果短、育性差；ncp1 pid双突变体的胚胎不能形成正常的子叶原基，根短，子叶缺失，真叶融合。NCP1与PID协同作用调控拟南芥子叶的形成，也能与其他生长素相关基因协同作用参与拟南芥的器官发生，如生长素合成基因YUC家族和TAA1、生长素极性运输相关基因PID家族、生长素受体TIR1家族、以及NPY1等。NCP1功能缺失能不同程度的加强这些基因的功能缺失突变体的发育缺陷，表明NCP1参与生长素调控的器官发生。我们发现果蝇的MOB1基因Mats能完全互补拟南芥MOB1突变体ncp1的育性和根发育缺陷，这说明MOB1在动植物之间具有功能保守性。总之，NCP1/AtMOB1A在生长素介导的胚胎发育和器官发生中起重要作用，它可能通过正向调控生长素信号转导发挥作用，MOB1在动植物之间具有功能保守性。这项工作首次发现了植物MOB1基因在生长素调控的植物发育过程中起重要作用，为研究生长素调控植物发育的机理提供了一个新的研究方向。论文被国际学术刊物PLOS GENETICS接受，待发表。