支撑拟南芥种子萌发的分子信号网络

摘要：

[背景] 种子休眠决定了植物建立的地点和时间。种子萌发由来自环境的多种信号启动，整个过程受细胞扩张驱动。然而目前对于信号被整合并转导到胚胎生长的驱动过程仍知之甚少。
[结果]本研究利用拟南芥种子证明了细胞壁扩展蛋白（EXPA）基因能加强赤霉素（GA）介导的发芽过程，确认了EXPAs是种子在萌发分化阶段的下游分子靶点。分子相互作用筛选确定了与EXPA启动子片段和DELLA GA反应调节子均能结合的转录因子（TFs），并且该TFs的一个子集分别被一氧化氮（NO）和与植物色素相互作用的TF PIL5靶向。 这一结果表明外部环境信号(光)和内部激素信号(GA和NO)的感知通过下游发芽驱动的EXPA基因表达启动种子萌发。此外，实验建立了其中许多TFs介导GA调控的发芽，包括TCP14/15、RAP2.2/2.3/2.12和ZML1。EXPA9的异位表达可以部分缓解tcp14 tcp15突变体中的低发芽率表型。
[研究意义]这一机制表明TCP14/15通过调控EXPA基因的表达来调控细胞壁松弛以及细胞扩张，为TCPs在控制细胞膨大方面提供了新的见解。该网络揭示了导致种子发芽的整体信号路径，为揭示植物生长的遗传和生物力学基础之间的联系提供事实依据。

研究背景

1. 植物的发育具有高度的可塑性，能够随着环境的变化而变化。打破休眠并重新开始生长的决定受到来自环境的多种信号的影响，包括温度、光照质量、烟雾等。
2. 拟南芥从种子到幼苗的转变主要是由细胞膨大驱动的。细胞壁的松弛需要多种蛋白如扩展蛋白（EXP），木葡聚糖内切酶（XET），果胶甲酯化酶（PME）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）的调控。
3. 赤霉素（GA）在种子萌发中与细胞膨大相关。
4. GA→DELLA→TFs→EXP
5. 基因表达和发芽的分子网络

思路

讨论

1. 揭示GA→DELLA→TFs→EXP的分子信息网络
2. 饱和式TFs提高萌发的鲁棒性
3. TCP14 TCP15跟EXPA9在本研究中得到充分验证
4. 类似的方法和这些研究产生的资源是理解植物发育的有力途径

使用到的方法

1. 质粒构建和转化
2. 表型分析（使用GA合成抑制剂）
3. qPCR
4. 酵母单杂交和双杂交
5. 异源蛋白的表达定位（烟草）
6. 染色质免疫沉淀（CHIP）
7. 生物信息学分析（可惜没用TBtools）
8. 统计方法，居然用的excel做的t检验……ANOVA