摘要
植物是生态系统中的生产者，在维持生态系统平衡中具有不可替代的作用。高等植物的生长方式主要为固着生长，通过基因表达调控响应环境胁迫等生存压力是其适应环境变化的主要调节方式。转录后调控是基因表达调控的重要过程，真核细胞中，新产生的信使RNA（PrecursormRNA，Pre-mRNA）经过5''端加帽、可变剪接（Altemativesplicing，AS）、选择性多聚腺苷酸化(Altemativepolyadenylation，APA)添加多聚腺苷尾巴等加工过程转化为成熟的mRNA，成熟的mRNA输出到细胞质中翻译成蛋白质从而发挥功能。其中，可变剪接与选择性多聚腺苷酸化调节均能使同一Pre-mRNA产生结构和功能多样化的转录本，参与植物生长发育功能。在调节方式上，可变剪接与多聚腺苷酸化本质上都是通过顺式元件与调节因子相互作用的方式对转录本进行加工，并且通过选择不同的剪接位点和多聚腺苷酸化(Polyadenylation，poly(A))位点达到产生多样性mRNA的目的。 富含丝氨酸和精氨酸蛋白(Serineandargininerichproteins，SR)是一类重要的转录后调节因子，对SR蛋白研究最清楚的是其通过磷酸化修饰和与RNA结合蛋白相互作用等途径参与可变剪接。可变剪接与多聚腺苷酸化之间存在着紧密的关联性，然而我们对SR蛋白在多聚腺苷酸化中的作用知之甚少。虽有研究表明在病毒中，SR蛋白通过影响不同poly(A)位点选择产生不同长度转录本从而影响病毒复制、RNA稳定性甚至蛋白质编码。但在植物中，SR蛋白在多聚腺苷酸化中的调控作用尚未见诸报道，研究SR蛋白在多聚腺苷酸化调控中的作用对探索植物利用转录后调控调节自身生长发育及应对环境压力具有重要意义。 植物富含丝氨酸和精氨酸蛋白45编码基因(Serineandargininerichproteins45，SR45)与人类RNA结合蛋白S1基因（HumanRNAbindingproteinS1，RNPS1）同源。SR45蛋白是植物特有的SR蛋白，能通过与可变剪接复合体(U1smallnuclearribonuclearprotein，U1snRNP)结合蛋白U1-70K和（U2smallnuclearribonuclearprotein，U2snRNP）辅助蛋白（U2snRNPauxiliaryprotein，U2AF）相互作用从而参与可变剪接。前人研究发现拟南芥SR45蛋白缺失植株能存活但存在许多表型缺陷，如植株矮小、发育迟缓、叶形狭长、根变短变细、晚花、萼片和花瓣数目异常且雄蕊轻微不育等表型。除此之外，SR45蛋白缺失的植株对葡萄糖、氯化钠、脱落酸等与生长发育相关调节信号和激素更敏感，对真菌等致病菌的入侵抵抗力降低。这些特异性使得SR45蛋白成为研究植物SR蛋白功能的很好材料。除对SR45蛋白可变剪接产生的两个转录本在植物发育中发挥不同调节生长功能及应对盐胁迫等一些通路研究外，SR45基因突变引起的表型和生理功能背后的调控机制还未被清晰阐明。本研究主要通过(Poly(A)tagsequencing,PAT-seq)和(RNAsequencing，RNA-seq)测序技术，利用生物信息学分析工具研究SR45蛋白在多聚腺苷酸化中的作用及其调控机制，探索多聚腺苷酸化在SR45蛋白调控植物生长发育中发挥的作用。 研究结果如下: (1)SR45蛋白突变影响了特异性poly(A)位点的NUE区域和CE区域的单核苷酸轮廓、poly(A)信号使用率，改变CPSF160基因和Symplekin蛋白编码基因TANG1的可变剪接。说明SR45蛋白可能通过影响poly(A)信号识别因子CPSF160和TANG1的可变剪接参与poly(A)信号调控与poly(A)位点的切割。 (2)SR45蛋白在正常生长条件和盐处理条件下对poly(A)位点选择的影响相反。正常条件下突变促进基因选择远端的poly(A)位点使转录本伸长，盐处理条件下促进转录本缩短。 (3)SR45蛋白突变使编码CTD活性磷酸酶基因SSP4的转录本长度发生变化，从而可能通过影响Ser2-PO4和Ser5-PO4的磷酸化水平调节CTD磷酸化过程中多聚腺苷酸化因子与CTD的相互作用的方式参与转录后调控。 (4)SR45蛋白可能影响花序发育调控网络中的核心调控蛋白CPSF160的稳定性从而影响花序发育，或影响植物生长发育关键基因3''UTR的poly(A)位点选择，使转录本的表达方式发生改变进而参与葡萄糖和免疫调控等生物学过程。
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