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金鱼草的S-位点F-box基因,AhSLF-S2,已经被证明在S-核酸酶介导的自交不亲和(self-incompatibility,SI)中决定花粉的功能。它的克隆导致了一个植物特异的F-box基因家族,SLF(S-LocusF-box)家族,的发现,其成员广泛分布于自交亲和及不亲和的物种。为了研究拟南芥中与金鱼草AhSLF-S2同源基因的进化和功能,本研究鉴定了92个拟南芥S-位点F-box类基因,命名为AtSFL(S-locusF-box-like)1-92。系统进化分析表明,此类蛋白可分为5个亚类,并且可能具有一个共同祖先。酵母双杂交分析显示,大多数AtSFL蛋白能够与一个或多个ASK[ArabidopsisSkp1-like,Skp1是SCF(Skp1/CullinorCDC52/F-box)复合体的组分之一]蛋白相互作用,表明AtSFL可能在泛素/26S蛋白体介导的蛋白降解中起作用。基因表达分析发现大多数的AtSFL基因可能是组成型表达的,只有三个基因(AtSFL61、79和85)的表达表现出组织特异性。同时,37个基因的T-DNA插入株系的表型观察表明它们之中大多数具有功能冗余,只有两个AtSFL基因(AtSFL61和70)功能失活后可能造成胚胎或雌配子体发育缺陷。这些结果表明AtSFL基因具有多种表达和功能模式,暗示它们在拟南芥的多种生物途径中执行重要的功能。这项工作由我和王蕾同学共同完成。
为了深入研究这类基因的功能,我们对AtSFL61基因进行了比较详细的分析。RT-PCR,定量-PCR和Western印迹等实验结果证明AtSFL61基因主要在花和角果中表达;AtSFL61启动子::GUS转化实验和mRNA原位杂交结果表明,它的转录产物高度富集于花粉中。有趣的是双受精后GUS产物在胚囊和胚柄基部也能够检测到;进一步的分析表明它们来自花粉管。这一结果也提示AtSFL61可能具有相似的表达模式。对该基因的T-DNA插入纯合突变体的胚胎发生进行观察,发现胚柄变短,部分胚柄细胞的分裂受到影响,提示胚柄的发育需要来自父本的产物。酵母共转化实验证明,AtSFL61可以与ASK1、2、9、11、14、16、18、19相互作用。最后通过酵母双杂交的方法,筛选到了与AtSFL61作用的候选底物-AtGT-2。这些结果表明,AtSFL61作为SCF复合体的组分之一,可能通过AtGT-2蛋白的降解,影响胚柄细胞分裂,起到促进胚胎发育的作用。