小麥TaCHP在植物鹽脅迫應答信號通路中的作用機制研究

《小麥TaCHP在植物鹽脅迫應答信號通路中的作用機制研究》是依託山東大學，由王勐騁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：小麥TaCHP在植物鹽脅迫應答信號通路中的作用機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王勐騁
• 依託單位：山東大學

中文摘要

前期研究中，我們從小麥漸滲系耐鹽新品種山融3號中克隆了一個鹽脅迫應答新基因TaCHP，驗證了它與小麥耐鹽的重要相關性並發現它在植物ABA依賴和不依賴的鹽脅迫應答信號通路中發揮雙重調控作用。TaCHP含有能特異性結合磷脂信號分子甘油二酯（DAG）的C1結構域和可能的激酶結構域，具有細胞膜與細胞核定位信號及轉錄活性，推測是一個具有蛋白激酶和轉錄因子雙重功能的重要蛋白，為連線植物磷脂－鹽脅迫回響信號通路的一個關鍵節點。據此，本項目擬通過測定TaCHP的激酶活性及其與DAG的親和能力確定其生化功能，比較TaCHP對鹽脅迫應答通路的轉錄調控特徵，分離TaCHP互作蛋白，篩選關鍵目標蛋白，研究其與TaCHP在鹽脅迫應答中的協同作用，初步闡明TaCHP在鹽脅迫應答信號通路中的節點作用及調控機制，為進一步認識植物鹽脅迫應答機制提供分子證據，並為耐鹽作物新品種培育提供新的基因元件和策略。

結題摘要

項目主持人前期從小麥中鑑定了一個耐鹽相關新基因TaCHP，其過表達明顯提高植物的耐鹽能力。TaCHP編碼一個未知功能的鋅指蛋白，含有三個C1結構域，在動物中能夠結合重要的磷脂信號分子DAG，暗示TaCHP可能是連線磷脂信號通路和非生物脅迫應答通路的重要節點。本項目擬系統分析TaCHP對磷脂信號通路的影響，鑑定其互作蛋白，明確TaCHP提高耐鹽能力的分子基礎。本項目首先分析了TaCHP的生化特性。TaCHP定位於細胞核及細胞膜和細胞質，抑制DAG產生促進TaCHP在細胞膜中的富集。TaCHP沒有激酶活性，但具有轉錄激活活性，表明TaCHP是一個轉錄因子。TaCHP在體外不能結合DAG，初步表明TaCHP不是DAG的靶蛋白。其次系統分析了TaCHP對磷脂信號通路及是否通過調控磷脂信號通路來影響植物的發育和耐鹽能力。與野生型相比，TaCHP過表達系中DAG合成和代謝酶PLC、NPC和DGK編碼基因的表達發生了顯著變化，表明TaCHP影響了磷脂信號通路。利用藥理學實驗系統分析了外源DAG及其產物PA、DAG和PA合成的抑制劑處理下，野生型和TaCHP過表達株系發育和耐鹽能力的差異。結果顯示，DAG可能通過轉化為PA提高TaCHP的耐鹽性。為了分析TaCHP提高植物耐鹽能力的作用機制，我們從小麥中鑑定了一個TaCHP互作蛋白TaCIP。TaCIP能夠回響多種非生物脅迫，其編碼蛋白定位於細胞核。TaCIP過表達能夠提高植物對高鹽、乾旱和滲透脅迫的抗性，降低了對ABA的敏感性。TaCIP改變了ABA依賴的信號通路的活性，提高了植物在鹽脅迫條件下的離子平衡和氧化還原平衡的維持能力。TaCHP和TaCIP脅迫作用提高植物耐鹽能力的分子機制正在進一步研究。