拟南芥基因功能研究最新进展

拟南芥被科学家誉为“植物中的果蝇”，这是因为这种植物是进行遗传学研究的好材料，为什么这么说呢，原因有二，一是由于拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的；另外就是拟南芥是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型。

近年来有关拟南芥基因功能研究成果层出不穷，其中一个热点就是蛋白激酶，来自湖南大学生命科学与技术研究院的研究人员利用RT-PCR方法从拟南芥中分离了1个CK基因家族成员CK1A，并通过酵母双杂交等实验发现CK1A基因可能参与拟南芥的蓝光信号传导途径。

蛋白质磷酸化是生物体内蛋白质功能调节的重要方式。在细胞内,  蛋白质的磷酸化是由多种蛋白质激酶参与,  它控制着细胞的生长、代谢和分化。酪蛋白激酶(Casein  kinase,  CK)是广泛存在于真核生物的丝/苏氨酸蛋白激酶,  包括CK1  和CK2  两大亚类。

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近年来,  在高等动物中有关CK  基因的研究有过一些报道,  但在高等植物中对CK1  的性质及作用的研究不多,  对它们在植物中的生理功能所知甚少。以前在拟南芥基因组中搜索到21个可能的CK1  家族成员,  其中有6个CK1基因的cDNA  克隆被分离到,  对它们的磷酸化作用等进行了初步描述。目前,  关于拟南芥CK1基因家族成员在植物体内确切的生理功能的研究尚不多见。

在这篇文章中，研究人员利用RT-PCR方法从拟南芥中分离了1个CK基因家族成员CK1A,  该基因的ORF全长2  112  bp,  编码一条703个氨基酸残基的多肽。构建了CK1A基因的植物表达载体35S:  GFP:  CK1A,  采用基因枪法进行的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验表明,  荧光信号主要分布在细胞核上,  显示CK1A基因的产物可能在细胞核上发挥作用。半定量RT-PCR分析表明:  CK1A基因在花中表达量最大,  其次是茎和根,  在叶和叶柄中表达量较弱。蓝光使CK1A基因的表达升高,  12  h时表达量明显增加,  24  h时表达量下降。酵母双杂交结果显示CK1A蛋白在蓝光下能与CRY2蛋白发生相互作用,  暗示CK1A基因可能参与拟南芥的蓝光信号传导途径。

蓝光受体隐花色素CRY(包含CRY1  和CRY2)在植物、动物和昆虫生长发育过程中发挥极其重要的作用。这项研究发现蓝光诱导CK1A  基因的表达,并出现一定的周期性,  因此,  CK1A  可能在拟南芥生长发育中参与蓝光信号传导通路。在拟南芥里CRY  调控光形态建成、开花时间和生物钟。这些对于进一步研究拟南芥的蓝光信号传导途径具有重要的意义。

（生物通：万纹） (责任编辑：glia)

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