《植物生理学报》 2020, 56(2): 235-246

GABA代谢负调控叶片细胞内复制发生的机制研究

宫雅昕, 岳涵, 向宇, 余光辉*

武陵山区特色资源植物种质保护与利用湖北省重点实验室, 南方少数民族地区资源保护综合利用联合工程中心, 中 南民族大学生命科学学院, 武汉430074

通信作者：余光辉；E-mail: yusheen@163.com

摘　要：

γ-氨基丁酸(GABA)是植物发育的代谢性信号分子。 GABA合成突变体的第一对真叶面积不同程度大于 野生型, 且突变体的叶表皮细胞的面积大于野生型。流式细胞分析表明GABA合成突变体叶片中多倍体细胞 出现早于且比例高于野生型。为研究GABA合成突变体叶片细胞增大和内复制的相关性, 对内复制调控因子D 类细胞周期蛋白基因(CYCD3;1、 CYCD3;2、 CYCD3;3和CYCD4;1)和细胞周期蛋白依赖的激酶CDKA;1进行了荧光定量PCR分析。结果表明, GABA合成突变体中CDKA;1的表达量呈现下调趋势。 CCS52A (cell cycleswitch 52A)在细胞周期退出和内复制进入过程中发挥了重要作用。 gad2和gad1/gad2突变体中, CCS52A2的相对表达量明显高于野生型。参与激酶活性抑制的SIM (siamese)、 SMR (siamese-related)的表达水平显著高于野生型。为进一步研究GABA合成代谢异常与内复制调控的潜在关系, 用活性氧(ROS)的荧光探针分析了叶片保卫细胞中的ROS水平。结果表明, GABA合成突变体中ROS的水平明显高于对照。本研究证明了GABA合成突变体叶片面积增大过程中, 周期蛋白、周期蛋白依赖的激酶以及激酶的抑制蛋白在转录水平协调参与了叶片内复制相关的叶片面积调控。本研究首次揭示了GABA正常代谢是阻止叶片细胞早熟分化、保证叶片正常发育相关的内复制发生的负反馈调节因子。

关键词：ROS; GABA; 拟南芥; 内复制; CDKA;1

收稿：2019-09-16   修定：2019-11-15

资助：国家自然科学基金(30700427和31270361)和科技部外国专家局“重要农作物和拟南芥农艺相关性状调控机制研究(P193009007)”。