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线粒体到细胞核的信号传递通常被称作线粒体反向调控(Mitochondrial Retrograde Regulation,MRR),在植物、动物与微生物中普遍存在。高等植物线粒体反向调控信号受多种胁迫诱导,如各种生物胁迫与非生物胁迫,以及线粒体呼吸抑制剂(抗霉素A等)。核编码线粒体定位的交替氧化酶基因(Alternative oxidasela,AOX1a),被认为是植物线粒体反向信号调控的标记基因,能被抗霉素A诱导表达。近些年对模式植物拟南芥线粒体反向调控的研究中,鉴定到线粒体反向调控信号的一些关键因子,比如AtMYB29,AtNAC013。芥菜细胞质雄性不育系CMS是典型的线粒体DNA突变体,可以与其保持系MF、自然育性回复突变系REV系统作为试验材料来研究线粒体反向调控信号途径。实验室前期研究发现,拟南芥中与酵母14-3-3基因Bmh1/2高度同源的AtGRF3在线粒体反向调控中作为负调控因子起重要作用。此外,我们发现一些14-3-3基因在芥菜REV/CMS转录谱中存在显著表达差异。因此,本课题旨在研究芥菜14-3-3基因在线粒体反向调控信号途径中的作用,利用VIGS对候选基因进行沉默以验证其功能,通过酵母双杂研究其作用机制。主要研究结果如下:1.细胞质雄性不育系中线粒体反向调控信号途径发生改变在抗霉素A胁迫下,芥菜CMS系中AOX1a的诱导表达显著低于MF与REV,表明芥菜CMS中的线粒体反向调控信号途径受到一定程度的抑制。在白菜CMS系,萝卜CMS系与烟草CMS系中AOX1a的诱导表达也显著低于其MF,从而进一步验证了这一结论。2.线粒体反向调控途径候选基因BjuGRF2、BjuGRF3的鉴定与筛选本研究以拟南芥14-3-3基因为参照,根据序列同源性与功能结构域保守性鉴定了芥菜、白菜与黑芥中的14-3-3基因家族,其中芥菜37个基因,白菜21个基因,黑芥26个基因。通过对芥菜MF、CMS与REV系进行基因表达分析,我们发现BjuGRF2(BjuB026023)与BjuGRF3(BjuA026371)在CMS系中表达均显著高于MF与REV。用抗霉素A处理后,BjuGRF2在CMS系中表达下调,而在MF与REV中上调表达;BjuGRF3在CMS系中表达无显著差异,但是在MF与REV中上调表达。3.芥菜14-3-3家族基因BjGRF2、BjGRF3在线粒体反向调控中起负调控作用分别构建芥菜BjuGRF2以及BjuGRF3的VIGS载体,侵染植株后成功获得BjuGRF2与BjuGRF3的沉默株系。在BjuGRF2沉默株系中,AOX1a的表达高于对照植株中的表达;通过使用AA处理沉默株系与对照植株,并进行基因表达分析,我们发现在沉默株系中,AOX1a的诱导表达显著高于对照植株,这一结果表明BjuGRF2负调控线粒体反向调控信号途径。对BjuGRF3沉默株系与对照植株进行AA处理与基因表达分析,我们发现沉默株系的AOX1a诱导表达显著高于对照植株,这一结果表明BjuGRF3也是AOX1a的负调控因子,在线粒体反向调控信号途径起负调控作用。4.芥菜 14-3-3 蛋白(BjuGRF2、BjuGRF3)与转录因子(BjuMYB29、BjuNAC013)蛋白互作通过酵母双杂实验,我们发现BjuGRF2蛋白与BjuMYB29蛋白互作,BjuGRF3蛋白与BjuNAC013互作,据此推测BjuGRF2、BjuGRF3是通过与线粒体反向调控信号途径转录因子的互作来调控AOX1a的基因表达,在线粒体反向调控中起负调控作用。