ATP参与缺氮诱导水稻主根伸长的研究分析

夏子怡，梁晶晶，徐晓蕊，秦 诚

(杭州师范大学生命与环境科学学院植物RNA信号传导中心，浙江 杭州 311121)

线粒体是真核生物细胞中的“能量工厂”，主要合成腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)，用于真核生物的细胞生长和生命维持[1].植物线粒体中含有320多种蛋白质，大多数蛋白质由细胞核基因组编码，并在细胞质中合成和修饰后转运到线粒体[2].然而，线粒体也有自己的基因组并可以合成蛋白质，这些蛋白质在维持线粒体的结构和功能方面起着重要的作用[3].

在蛋白质合成过程中，有20个氨基酰化的转移RNA(aminoacylated transfer-RNA，aa-tRNA)参与蛋白质合成.大多数aa-tRNA是由aa-tRNA合成酶以直接途径形成的，该酶将每个tRNA和其关联的氨基酸酰化.但是，有4个aa-tRNA可以通过间接途径形成，其中之一是线粒体Glutamyl-tRNAGln(Gln-tRNAGln)[4].在间接途径中，需要tRNA依赖性酰胺转移酶(tRNA-dependent amidotransferase，AdT)将错误酰化的Glu-tRNAGln转化为Gln-tRNAGln.

作为tRNA依赖性酰胺转移酶(AdT)的一个亚基，GatB(Glutamyl-tRNAGlnamidotransferase B)位于线粒体并参与Gln-tRNAGln的合成，进而影响线粒体中的蛋白质翻译，并参与线粒体的结构功能.水稻OsGatB(LOC_Os11g34210)编码水稻线粒体AdT亚基GatB的基因，主要在水稻根中表达.本课题组在前期的研究[5]中，通过甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate，EMS)诱变获得了一个水稻Osgatb突变体，该突变体主要表现为主根变短.进一步研究发现，Osgatb突变体根细胞中的线粒体结构和功能受损，尤其是细胞中ATP含量下降，从而影响主根的生长，造成短根.但是Osgatb突变体中地上部长度和不定根数与野生型相比没有明显差异.

氮素是植物生长发育所需的一种极为重要且需求量最大的营养元素，它不……