检索历史 清除

摘要植物根的生长发育依赖于根尖分生组织的持续分裂活性。拟南芥根尖分生组织包含4个有丝分裂不活跃的静止中心（quiescentcenter，QC）细胞，其与周围不同类型的干细胞共同组成了根尖干细胞微环境（rootstemcellniche，SCN）。QC细胞是根尖干细胞的组织中心。根尖SCN的维持主要受两条相对独立的途径调控：生长素/PLETHORA（PLT）途径和SHORTROOT（SHR）/SCARECROW（SCR）途径。植物在整个生命周期中，其根细胞持续暴露于导致DNA损伤的胁迫中。为了保证生存和寿命，有机体进化出了精细的机制修复受损的DNA，即DNA损伤响应（DNAdamageresponse，DDR）系统。拟南芥SCN对DNA损伤非常敏感。当遇到DNA损伤时根尖干细胞选择性地启动程序性细胞死亡（programmedcelldeath，PCD），以保证有机体基因组的完整性。<br>　　鞘脂是植物和其他真核生物内膜系统的重要成分。今年来的研究表明，它还参与细胞的信号转导、程序性细胞死亡、囊泡运输、生长发育、对生物和非生物胁迫的响应等。神经酰胺是最简单的鞘脂，其在神经酰胺合酶催化下形成。目前，拟南芥中鉴定到三个神经酰胺合酶，分别为LOH1，LOH2和LOH3，其蛋白序列均包含TRAM–Lag1p–CLN8（TLC）结构域。含TLC结构域的蛋白可能参与鞘脂合成过程，而拟南芥中大部分含TLC结构域的蛋白功能未知。为了研究含TLC结构域蛋白的功能，购买了相应突变体进行研究。我们筛选到一个主根短小的突变体（命名为attlc1），其根尖SCN维持发生缺陷并且中柱干细胞（stelestemcells，SSCs）出现细胞死亡。获得的主要结果如下：1）AtTLC1突变使QC特化异常和根冠干细胞分化，从而导致根尖SCN的细胞构成紊乱，分生区及主根变短。2）IAA含量测定和生长素报告基因DR5:GFP和DR5:GUS的表达分析表明AtTLC1突变影响了生长素在根尖的积累；AtTLC1突变影响PIN蛋白的表达；另外，AtTLC1的表达受生长素的诱导。3）突变体attlc1中PLT1/2的表达下调，而SHR/SCR的表达不受影响，表明AtTLC1通过PLT途径参与调控根尖SCN的维持。4）进一步分析表明AtTLC1受PLT2诱导，在调控根尖SCN的过程中两者可能存在反馈调节。5）AtTLC1定位在内质网和高尔基体，包含一个TLC结构域。鞘脂组学分析结果表明attlc1突变体中鞘脂，尤其包含极长链脂肪酸的糖基化磷酸神经酰胺肌醇（GIPCs）含量降低，说明AtTLC1维持拟南芥鞘脂稳态。6）影响鞘脂稳态的神经酰胺合酶抑制剂伏马菌素FB1同样能抑制根尖SCN调控因子PLTs的表达，并且attlc1突变体对FB1敏感，表明AtTLC1可能通过维持拟南芥体内鞘脂的稳态进而调控根尖SCN。<br>　　与此同时，attlc1突变体SSCs出现细胞死亡，对诱导双链DNA断裂的药物敏感，并且DNA损伤响应基因表达上调，说明attlc1突变体中DNA损伤响应（DDR）系统被激活。attlc1sog1-1双突变体根尖干细胞死亡现象消失，说明SOG1突变阻断了attlc1突变体内被激活的DDR系统，证实AtTLC1应对DNA损伤时激活依赖SOG1的DDR途径。attlc1突变体中DNA损伤激活了ERF115的表达，诱导QC分裂，从而更新死亡的SSCs。本文通过对突变体的相应基因分子机制进行研究，更为深入地了解了根尖干细胞微环境的维持机制。