项目简报--第七期

2015年1月

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TIM9和TIM10通过控制线粒体活性及功能调控早期胚胎细胞和胚乳游离核的分裂及发育

武汉大学生命科学学院赵洁教授课题组,从拟南芥突变体库中获得了AtTIM9和AtTIM10基因的3个T-DNA插入突变体tim9-1、tim9-2和tim10;研究发现这些突变体纯合致死,仅能获得杂合体,败育率24-26%;双突变体tim9-1/+tim10/+的败育率为43.52%。种子败育是由胚胎和胚乳发育异常引起。致死胚胎均停滞在16/32-细胞时期;大多数胚乳停止在120个以内的游离核时期。AtTIM9和AtTIM10基因在胚胎和胚乳中具有较高的表达水平;二者均定位于线粒体上并能相互作用,以复合体的形式存在并非冗余性的发挥作用。研究证明,突变体16/32-细胞时期的胚体细胞和胚乳中线粒体活性丧失,结构异常,内含物减少且嵴的结构消失,发生线粒体的功能障碍;突变体胚体细胞的线粒体膜通透性异常升高,且细胞色素c从线粒体释放至细胞质中;同时,细胞核内DNA断裂,ROS大量聚集在细胞质中,失去了细胞质和线粒体中ROS的平衡;启动坏死性细胞程序性死亡;导致纯合突变体早期胚胎细胞和胚乳游离核停止分裂,从而引起拟南芥种子的败育。

该项研究揭示了AtTIM9和AtTIM10蛋白通过维持线粒体的活性和功能,非冗余性地调控早期胚胎细胞和胚乳游离核的分裂及发育,这对于探讨线粒体的功能与植物孢子体早期发育的紧密关系具有重要的意义。相关研究结果已于2014年8月在国际植物学权威杂志“Plant Physiology”上发表。

CYP78A13编码区的变异与水稻产量具有明显的相关性

中国科学院遗传与发育研究所储成才课题组,通过大规模筛选水稻种子发育突变体,获得一个水稻籽粒显著变大的突变体bg2-D,该表型是由于编码一个细胞色素P450基因OsCYP78A13的激活而导致。在水稻基因组中OsCYP78A13存在另一同源基因LOC_Os03g30420 (命名为Grain Length 3.2 GL3.2),这两个细胞色素P450基因具有不同的表达模式,转基因分析表明它们均可促进籽粒生长。对1,529份水稻品种序列多态性的分析发现在籼稻品种中CYP78A13的多态性显著高于粳稻品种。进一步通过对重组嵌合载体转基因植物的统计分析显示CYP78A13编码区的变异与水稻产量具有明显的相关性。

这项研究揭示籼稻品种中CYP78A13的多态性在水稻高产育种中具有非常大的潜在应用价值。该研究结果于2014年9月25日在线发表于Plant, Cell & Environment。