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高等植物的种子储存大量的储藏蛋白质,为种子发芽提供氮源,以满足幼苗初期生长的营养需求。种子成熟过程中,种子储藏蛋白质在粗面内质网以前体的形式大量合成,然后通过囊泡运输转运到蛋白质储藏型液泡,再加工成成熟形式并储存。在前期研究中,我们发现拟南芥MAG2复合体参与调控内质网和高尔基体之间的囊泡运输过程。当MAG2复合体的亚基缺失时,储藏蛋白质前体运离内质网步骤受阻,造成12S球蛋白和2S白蛋白前体异常积累。运输囊泡形成后沿着细胞骨架运输接近靶位膜,然后通过拴留、锚定和膜融合过程完成囊泡运输过程。运输囊泡和靶位膜的最初接触是通过拴留因子来完成的,拴留因子捕捉运输囊泡,并进行识别,然后将其拉近靶位膜,这个过程称为拴留。在拴留完成之后,运输囊泡在靶位膜完成锚定和膜融合过程。MAG2复合体是内质网定位的拴留复合体,调控高尔基体和内质网之间的囊泡运输。MAL(MAG2-like)是MAG2的拟南芥同源蛋白。本研究以mag2-1、mal-1单突变体和mag2-1 mal-1双突变体以及MAG2和MAL过表达植株为实验材料,初步探讨了 MAG2和MAL缺失对生长素运输、植物生长发育以及胁迫应答的影响。1.通过对各突变体和过表达植物的生长发育的观察,发现mag2-1 mal-1双突变体的幼苗与野生型相比,根长较短、株高较低、莲座叶较小、种子和千粒重较小,而MAG2过表达植株幼苗根长较长、植物株高较高等。这些表型暗示MAG2和MAL在植物生长发育过程中发挥重要调控作用。通过检测BiP1/2蛋白的含量,发现单突变体和双突变体的BiP1/2蛋白的含量均比野生型高,暗示MAG2和MAL的缺失导致的囊泡运输障碍引起了 ER stress。2.GUS染色结果表明,DR5::GUS在mag2-1单突变体和mag2-1 mal-1双突变体幼苗的根尖、侧根原基及叶片中的分布和野生型相比存在明显差异,说明MAG2和MAL调节生长素的分布。激光共聚焦显微镜观察发现,PIN1-GFP和PIN3-GFP在各突变体根尖中的表达量均降低,说明MAG2和MAL对生长素转运蛋白PIN1和PIN3的表达水平有重要调控作用。通过观察外源生长素和生长素运输抑制剂对各突变体及过表达植株的影响,发现mag2-1单突变体和mag2-1 mal-1双突变体对NAA和NPA应答的反应不如野生型敏感,说明MAG2和MAL缺失影响生长素运输。以上结果说明,MAG2和MAL通过调控生长素转运蛋白PIN的表达水平调节生长素的极性运输。3.通过NaCl、甘露醇和ABA处理,发现mag2-1单突变体和mag2-1 mal-1双突变体对盐胁迫、渗透胁迫和ABA胁迫都比较敏感,暗示MAG2和MAL缺失影响植物对环境胁迫的应答。另外,通过酵母双杂交分析发现MAG2和MAL与ABA信号通路中蛋白激酶SnRK2之间有相互作用,暗示MAG2和MAL调控的内质网-高尔基体间囊泡运输途径与ABA信号通路有密切的相关性。