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减数分裂后的花粉发育涉及精细调控的细胞分裂和细胞分化,在此过程中,单核小孢子先经过第一次花粉有丝分裂形成二核花粉,再经过第二次花粉有丝分裂,最终发育为三核花粉。蛋白质翻译和蛋白质降解途径的调控对花粉发育至关重要,但对其作用机制的了解十分有限。翻译起始因子3(eIF3)是最为复杂的起始因子,人和拟南芥的eIF3均由10个以上的业基组成,eIF3的亚基组成和功能在多细胞生物中具有高度保守性。目前对eIF3业基f的生理和生物学功能尚缺乏明确的认识,一些研究结果表明它参与翻译起始的调节,另一些则表明它参与蛋白降解途径。
本实验室前期的发育花粉基因表达谱分析结果显示OseIF3fmRNA具有小孢子优势表达的特性,并随花粉的发育呈现出逐渐降低的趋势。在此基础上,我们开展了OseIF3f的功能研究。半定量RT-PCR分析显示OseIF3f具有组成型表达特性,但在花组织中有较高的表达水平。利用OseIF3f启动子序列和GUS报告基因构建了融合表达载体,并分析了该构建在转基因水稻的表达特性,结果显示GUS信号主要集中在发育的花药中。这些结果预示了OseIF3f可能在花粉发育中有一定的作用。利用RNA干扰技术获得OseIF3f下调表达的转基因水稻株系,OseIF3f的表达水平的下调造成RNAi株系育性的显著降低,细胞学观察显示OseIF3f-RNAi株系的单核小孢子无法进行花粉第一次有丝分裂而停滞在单核小孢子晚期,导致花粉发育异常。利用免疫沉淀技术和蛋白质组技术分离了OseIF3f蛋白质复合体并鉴定了复合体的蛋白质组分,证明OseIF3f的确是eIF3的业基组分。同时发现OseIF3f免疫沉淀组分也包含40S核糖体蛋白,60S核糖体蛋白,翻译延伸因子,分子伴侣,泛素连接酶E3组分,26S蛋白酶体的亚基等;Westernblot分析发现OseIF3f免疫沉淀组分中存在泛素单体。OseIF3f-RNAi和野生型植株小花的泛素化蛋白质比较结果显示下调OseIF3f的表达可能降低了蛋白质的泛素化水平,表明OseIF3f可能通过参与蛋白质的泛素化降解途径影响花粉的发育。