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程佑发研究组发现VPS28调控生长素介导的植物生长发育

 A. ncp104一个隐性功能获得性突变体B. vps28a vps28b双突变体的胚胎发育停留在球形期而不能发育成为正常的胚胎,说明VPS28AVPS28B是胚胎发育必需基因。

内吞体分选转运复合体(ESCRT在真核生物中高度保守,在泛素化质膜蛋白的胞内降解过程中发挥关键作用。ESCRT复合体主要参与多泡体形成、胞质分裂和病毒出芽过程。该复合体含有多个组分,在动物中研究较多,而在植物中一些组分的功能还不清楚。

中国科学院植物研究所程佑发研究组通过遗传筛选,获得拟南芥ncp104 pid双突变体,其胚胎和幼苗缺失子叶;研究发现其发育缺陷是由于PIDVPS28A突变造成的。在ncp104突变体中,ESCRT-I复合体中VPS28A蛋白的第194位谷氨酸突变为赖氨酸VPS28E194K,导致植株矮小、开花时间晚、叶片小和角果短小等表型。令人意外的是,vps28a功能缺失突变体却与野生型类似。通过研究发现,ncp104一个很少见的隐性功能获得性突变体,绝大多数功能获得性突变体都是显性突变。与之类似的隐性功能获得性突变在秀丽线虫deg-1基因(编码一种钠离子通道)的u506突变体中导致神经元变性和线虫行为异常

研究人员进一步发现,拟南芥VPS28AVPS28B两个基因功能冗余且为胚胎发育所必需;它们共同调控液泡的形成,以及定位于质膜的生长素运输载体蛋白PIN1的胞内分选转运,从而调控生长素介导的生长发育。vps28a vps28b双突变体中PIN1蛋白累积在尺寸较小的异常液泡膜上。同时,ncp104突变导致VPS28E194KESCRT-I复合物的另一组分VPS23A蛋白相互作用减弱,说明VPS28A蛋白保守的第194位谷氨酸可能对于它们的互作和功能非常重要VPS28E194K可能造成蛋白稳定性降低和细胞毒性。该研究为理解植物中VPS28的功能提供了新视角和独特的研究材料。

该成果于20201015日在线发表于国际学术期刊The Plant Journal。程佑发研究组已毕业博士研究生刘建阳和王艳宁为共同第一作者,程佑发研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研究开发计划等项目的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1111/tpj.15024.

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