蒺藜苜蓿细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase）对根瘤发育的功能研究

豆科植物- - 根瘤菌共生关系对农林生产和生态维护与改善具有重大意义.根瘤是共生固氮发生的器官。细胞周期蛋白依赖性激酶具有调控根瘤发育的潜能，但是目前还鲜有相关报道。以豆科模式植物蒺藜苜蓿为材料,克隆MtCDK家族成员,分析其结构特征；研究MtCDK成员在不同组织和不同根瘤发育阶段的表达水平；运用RNAi、过量表达分析、突变体分析及互补试验，找到对蒺藜苜蓿根瘤发育具有特异调控功能的MtCDK；分析该特异MtCDK的激酶活性、不同功能域和位点与其生物学功能的相关性；研究该MtCDK在根瘤菌侵染和根瘤发育中的亚细胞定位变化；通过酵母双杂交试验，筛选出其特异互作蛋白Mtcyclin；根据上述各试验结果，阐释MtCDK在根瘤菌发育中的功能。本研究从豆科植物- - 根瘤菌共生关系的中后期着手，以根瘤发育中的细胞有丝分裂启动和终止机制作为切入点，为共生机制的阐释提供新的证据和视点。

豆科植物——根瘤菌共生关系对农林生产和生态维护与改善具有重大意义。根瘤是共生固氮发生的器官。细胞周期蛋白依赖性激酶具有调控根瘤发育的潜能，但是目前还鲜有相关报道。以豆科模式植物蒺藜苜蓿为材料,共鉴定出31个MtCDK家族成员，其中A亚家族2个，B亚家族2个，C亚家族3个，D亚家族3个，E亚家族1个，F亚家族2个，G亚家族3个，CKL亚家族15个；鉴定出56个Mtcyclin家族成员，其中A亚家族12个，B亚家族11个，C亚家族1个，D亚家族17个，H亚家族1个，L亚家族2个，T亚家族4个，SDS亚家族1个，U亚家族6个，以及J18亚家族1个。.收集蒺藜苜蓿叶、叶柄、茎、茎尖、花、果荚、根、根尖和根瘤组织，对MtCDK家族成员进行表达分析。MtCDK家族成员在9种组织中的表现出不同的表达格局，MtCKL1和MtCKL2在花中特异表达，而MtCKL3和MtCKL14在根瘤中特异表达，其他大部分MtCDK成员在各种组织中均有表达；利用nfp、lyk3、skl突变体和A17野生型蒺藜苜蓿，分析MtCKL3和MtCKL14在根瘤菌侵染早期的表达响应。接种根瘤菌后，MtCKL3和MtCKL14在A17野生型中的表达均高于nfp突变体中的表达，说明两者的表达均依赖于共生信号Nod因子；而MtCKL3和MtCKL14在skl突变体中的表达均高于A17野生型中的表达，表明两者的表达受乙烯信号的调控。.对MtCKL3进行基因干扰，导致干扰根系无法正常结瘤，结瘤过程受到抑制；过量表达MtCKL3，没有导致明显的结瘤异常表型；这些表明MtCKL3调控蒺藜苜蓿根瘤的发育。将MtCKL3和部分Mtcyclin导入酵母双杂交系统，发现MtCKL3与MtcyclinA1;1特异蛋白互作；对MtcyclinA1;1进行表达分析，发现MtcyclinA1;1在根瘤菌侵染后呈现出与MtCKL3相似的表达变化：MtCKL3和MtcyclinA1;1以蛋白复合体的形式特异响应共生信号Nod因子和乙烯信号，并调控根瘤的发育。本研究从豆科植物- - 根瘤菌共生关系的中后期着手，以根瘤发育机制作为切入点，为共生机制的阐释提供新的证据和视点。