Glycosyltransferase Genes Involved in Xyloglucan Biosynthesis Chinese Bulletin of Botany    2015, 50 (5): 644-.   DOI: 10.11983/CBB14172

Figure 3 The schematic diagram of the site of mutation in MUR3 mutants

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在已研究的木葡聚糖转移酶缺失突变体中, 虽然有些突变体有根毛生长等方面的缺陷, 但都对植物地上部分的生长影响不大。唯独MUR3基因突变的表型比较复杂, 并且有多个MUR3的突变体被研究和报道(图3)。在对MUR3基因突变引起的表型变化研究中, 早期获得的MUR3基因突变体植株是由EMS诱变获得的点突变, 包括mur3-1和mur3-2, 分别在S470L和A290V处发生突变。Madson (2003)在mur3-1和mur3-2中未检测到MUR3参与合成的木葡聚糖F基团的存在, 突变体中只存在2种结构, 即XXXG和XLXG, 但植物能够正常生长(Madson, 2003)。日本Ikuko研究小组在筛选内膜系统紊乱的突变体过程中, 发现T-DNA插入突变体mur3-3/kam1-3植株表型异常, 表现为内膜系统紊乱, 即内质网系统及部分高尔基体聚合, 植株严重矮化, 黑暗生长条件下植物的下胚轴不能正常伸长, 长度仅为野生型的一半。然而,mur3-1和mur3-2的内膜系统仍然正常(Tamura et al., 2005)。蛋白质分析结果显示, mur3-1和mur3-2是渗漏突变体, 在它们体内仍然有MUR3蛋白的表达, 而mur3-3/kam1是真正的无义突变。我们对这些突变体木葡聚糖结构的分析也证明了mur3-1和mur3-2渗漏突变体仍具有微量的MUR3蛋白活性, 突变体除了XXXG和XLXG两种亚基外, 仍含有约占野生型7%-8%的F亚基。而mur3-3突变体才是真正的无义突变, 仅含有XXXG和XLXG两种亚基, 无F亚基的存在。我们的研究结果也证实了mur3-3中内膜系统紊乱及植株矮化的表型都是由于木葡聚糖结构改变引起的(Kong et al., 2015)。MUR3基因的无义突变除引起上述表型外, 对cie1/mur3突变体的研究显示MUR3的缺失还会引起叶柄组织对霜霉菌(Hyaloperono- spora parasitica)侵染的持续性防御反应(Tedman- Jones et al., 2008); 对rsa3/mur3突变体的研究显示, RSA3/MUR3及其它细胞壁关联蛋白在抗盐胁迫中起着关键作用, 通过维持肌动蛋白微丝组织来减少由过多的活性氧(ROS)引起的损伤(Li et al., 2013)。但是这些表型是否都与mur3突变体中木葡聚糖结构的改变有关还有待进一步研究。

图3

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• Figure 1  Structures of the representative XyGs subunits and glycosyltransferases that involved in xyloglucan biosynthesis
• Figure 2  Phylogenetic tree of MUR3 homologous genes in Arabidopsis thaliana