论文部分内容阅读
植物中外源转基因的高量表达容易诱发转录后基因沉默,但是,除少数产生siRNA的内源基因外,大多数内源基因的表达并不诱发siRNA介导的转录后基因沉默,其原因仍不清楚。拟南芥细胞质5-3 mRNA降解途径的外切核酸酶EIN5/XRN4具有抑制转基因的转录后基因沉默的功能,同时参与调控植物激素乙烯的信号转导和一系列发育过程,但是3-5 mRNA降解途径的功能目前知之甚少。本研究利用正向遗传学策略,通过转基因抑制子突变体的筛选,分离到一个转基因发生显著转录后基因沉默的突变体s28。s28突变基因编码一个RNA解旋酶SKI2,是细胞质中3-5mRNA的降解所必需的。SKI2定位于细胞质中,并参与拟南芥SKI复合体的形成,利用免疫沉淀质谱分析,本研究鉴定到拟南芥SKI复合体的SKI2、SKI3和SKI8,以及多种SKI复合体相关蛋白。表型分析发现,拟南芥ski2单突变体发育无明显异常,而ein5 ski2的完全功能缺失双突变体表现为胚胎致死,部分功能缺失的双突变体表现为显著的生长抑制,茎顶端分生组织缺陷,气孔运动异常及低氮环境下花青素过量积累。转录组分析发现,ein5ski2双突变体中次生代谢途径、脱落酸和细胞分裂素信号转导通路基因相对于野生型差异表达最为明显。ein5 ski2的发育缺陷依赖于siRNA合成和发挥功能的关键基因RDR6和AGO1。在ein5 ski2双突变体中一系列内源基因,尤其是miRNA的靶基因,产生21nt和22 nt的次级siRNA,同时这些基因的表达水平下降。上述结果表明细胞质3-5mRNA降解途径参与转基因沉默的抑制,5-3和3-5两条mRNA降解途径以双保险的方式抑制内源基因的转录后基因沉默,从而维持植物体的正常生长发育和环境适应。