植物细胞极性的信号调控

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1、植物细胞极性的信号调控傅缨植物生理学与生物化学国家重点实验室中国农业大学生物学院植物是由形形色色的细胞组成科学问题•什么是细胞极性？•细胞极性的重要性是什么？•细胞极性是如何产生的？•细胞极性是怎样被调控的？什么是细胞极性？•从广义上来说，是细胞内存在的不对称性。•细胞极性是细胞正常行使功能的基础。细胞极性的重要性合子原胚•多种形式的细胞极性是植物发育、生长和形态建成的基础，贯穿生命周期的每个阶段。有极性的细胞分裂（polarizedcelldivision）或不对称分裂（asymmetricdivision）卵细胞有极性的细胞扩张（polarizedcellexpa

2、nsion）蛋白、细胞器等在细胞内的极性定位有极性的细胞分裂（polarizedcelldivision）或不对称分裂（asymmetricdivision）有极性的细胞扩张（polarizedcellexpansion）蛋白、细胞器等在细胞内的极性定位有极性的细胞分裂（polarizedcelldivision）或不对称分裂（asymmetricdivision）有极性的细胞扩张（polarizedcellexpansion）蛋白、细胞器等在细胞内的极性定位细胞极性的形成极性信号极性的建立、维持顶端生长的细胞极性扩张生长细胞极性的调控机制植物中研究细胞极性调控的模式

3、系统Pollentube植物中研究细胞极性调控的模式系统卵细胞合子原胚保卫细胞的分化细胞内分子的极性发布极性分裂（不对称分裂）真核生物调控细胞极性的通用机理？！极性信号RhoGTPase极性的建立、维持细胞骨架动态囊泡运输真核生物中重要的信号分子－小G蛋白小G蛋白：Smallguaninenucleotide-bindingproteins或SmallGTPases单体分子分子量较小（20－30kDa）具有鸟核苷酸的结合位点有GTP酶活性功能受鸟核苷酸调节分子开关RASSuperfamily真核生物中重要的信号分子－小G蛋白RASRHORAB/YPTARFRAN真菌与

4、动物植物（拟南芥）SubfamiliesofRHOGTPaseZheng&Yang.2000.PlantMolBiol.44:1-9ROP:RholikeGTPaseofPlants效应子PiGAPROP-GTP开GEFGDP-ROP关GDP-ROPGDI信号GeneexpressionVesicularCytoskeletalorganizationGDI:guaninenucleotidedissociationinhibitorGEF:guaninenucleotideexchangefactorGAP:GTPase-activatingproteinStres

5、sresponsesHormoneresponsesPolarityestablishmenttraffickingPolargrowth分子开关（molecularswitch）DN(DominantNegative)mutantGDP-ROP关负显性突变体CA(ConstitutivelyActive)mutantROP-GTP开组成激活型突变体研究ROP功能的好工具ROP调控花粉管的顶端生长WTROP1CA-rop1DN-rop1ROP调控根毛的顶端生长500umWT500umDN-rop2200umCA-rop2ROP调控细胞的极性扩张生长WTCA-rop2D

6、N-rop2DN-rop2WTCA-rop2ROP调控合子的极性建立ROP的极性定位决定细胞的极性GFP-RIC4∆C标记有活性的ROP1Hwang2005MBC-FigS3.movHwangetal.,2005MolecularBiologyoftheCell16,5385–5399ROP的极性定位决定细胞的极性Hwangetal.,2005MolecularBiologyoftheCell16,5385–5399Hwang2005MBC-FigS5.movHwang2005MBC-FigS3.mov囊泡运输（vesiculartrafficking）胞吐（Exoc

7、ytosis）胞吞（Endocytosis）植物细胞通过胞吐将生长所需质膜和细胞壁合成原料运送到特定部位，细胞极性生长。ColeandFowler,2006YFP-RabA4d标记的囊泡GFP-RLK（在质膜上定位）ROP调控细胞的胞吐作用Leeetal.,J.CellBiol.2008Vol.181No.71155–1168荧光漂白恢复法（FRAP）对照（qrt1）Sec5Sec6Exocyst复合体成员极性发布于花粉管顶端胞吐复合体成员被突变后，花粉管的极性和顶端生长受到抑制Halaetal.,ThePlantCell,Vol.20:1330–1