植物细胞分裂素对细胞分裂和植物生长发育过程具有重要调节控制作用。糖基化修饰被认为是控制细胞分裂素活性水平的重要修饰方式。虽然通过体外生化分析已经鉴定了细胞分裂素的N-糖基转移酶基因和O-糖基转移酶基因,但这些基因在体内是否发挥糖基化细胞分裂素的作用、是否影响细胞分裂素活性及生理学反应,目前还不清楚。在本项目中,我们通过基因敲除、基因过表达以及报告基因等研究手段,重点探讨了糖基转移酶基因在植物体内糖基化细胞分裂素的功能和表达规律,发现糖基化修饰对细胞分裂素活性水平以及植物的细胞分裂素反应有重要影响。N-糖基转移酶基因的敲除导致了拟南芥体内细胞分裂素N-糖苷含量严重降低,而自由态细胞分裂素含量却无明显变化。糖基化功能的丢失影响了拟南芥种子大小、根长、侧根数量、叶绿素含量以及花氰苷积累。细胞分裂素相关基因的表达水平随着糖基化水平降低发生了显著变化。细胞分裂素糖基化修饰功能基因主要在拟南芥幼嫩组织器官中表达。实验结果首次表明细胞分裂素的N-糖基化能够导致该激素失活,并进而影响植物对细胞分裂素的反应。该研究结果为深入理解植物体内细胞分裂素糖基化修饰的功能与机制奠定了重要理论基础。
英文主题词Arabidopsis thaliana; cytokinin; glycosylation; functional gene; plant response to cytokinin