恆磁場對擬南芥cryptochrome的磷酸化及其信號轉導的影響

《恆磁場對擬南芥cryptochrome的磷酸化及其信號轉導的影響》是依託中國科學院電工研究所，由徐春曉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：恆磁場對擬南芥cryptochrome的磷酸化及其信號轉導的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐春曉
• 依託單位：中國科學院電工研究所

項目摘要

很多高等生物被發現具有磁場感受能力，尤其是一些具有遷徙習性的鳥，依靠地磁場來為遷徙定向和導航。但磁場感受機制以及磁場感受分子至今沒被深入闡明。研究發現鳥的磁場感受需要藍光，並在鳥眼的視網膜上發現一種藍光受體cryptochrome。Cryptochrome參與磁場感受已得到初步的證實，但磁場如何影響cryptochrome以及cryptochrome是否是磁場感受分子還是尚未解決的問題。Cryptochrome的功能在擬南芥中已被深入的研究和分析，其功能的發揮需要藍光激發後羧基端的磷酸化。本項目利用已有擬南芥cryptochrome研究的豐富信息研究零磁場、地磁場和500 μT恆磁場對擬南芥CRY1和CRY2磷酸化的影響，結合擬南芥的生長、表型，以及CRY1和CRY2信號轉導相關基因的表達分析，以期揭示磁場對cryptochrome功能的影響，為其做為磁場感受分子提供直接證據。

結題摘要

很多動物具有地磁場感知能力並利用地磁場為自己遠距離遷徙導航，生物體內所產生的自由基對可能是地磁場感知的感應器。一些鳥類對地磁場的感知位於眼內，且需要藍光，由此一種藍光受體cryptochrome被認為是磁場感知分子，但這一假設尚未得到直接證實。cryptochrome的功能在擬南芥中已被深入闡釋，因此我們利用擬南芥研究磁場對cryptochrome的影響，發現磁場影響擬南芥cryptochrome的磷酸化，與地磁場對照相比，500 μT磁場增強藍光誘發的CRY1和CRY2磷酸化，近零磁場減弱藍光誘發的CRY2磷酸化。擬南芥在由藍光轉到黑暗環境後500 μT磁場減弱CRY1和CRY2的去磷酸化，近零磁場增強CRY1和CRY2的去磷酸化。500 μT磁場增強了藍光對擬南芥下胚軸生長的抑制，對紅光誘發的擬南芥下胚軸生長抑制無明顯影響。近零磁場減弱了藍光對擬南芥下胚軸生長的抑制。對紅光誘發的擬南芥下胚軸生長抑制無明顯影響。這說明磁場對擬南芥下胚軸生長的影響與藍光相關。在不同磁場環境中對擬南芥進行全生育期培養時發現，12小時和6小時藍光光周期下500 μT磁場中培養的擬南芥開花提前，在24小時光周期下500 μT磁場中生長的擬南芥開花與地磁場對照無明顯差異。這說明500 μT磁場促進擬南芥開花，且這種作用與光周期相關，光周期越短差異越明顯。藍光下近零磁場中培養的擬南芥開花在不同的光周期下表現出不同的結果，24小時和12小時光周期下與地磁場對照無明顯差異，而在6小時光周期下開花明顯推遲，說明磁場減弱對擬南芥開花有一定程度的抑制，這種抑制作用與光周期相關。在白光下（16小時光/8小時暗）近零磁場中培養的擬南芥不僅開花延遲，結莢結實也明顯減少。在500 μT磁場中生長的擬南芥體內花色素苷的積累明顯增加，而葉綠素合成不受影響。近零磁場中擬南芥體內花色素苷積累明顯較少，葉綠素合成不受影響。500 μT磁場對COP1和HY5基因的表達無顯著影響，但明顯促進CO和FT基因的表達。近零磁場對COP1和HY5基因的表達也無顯著影響，但顯著抑制CO和FT基因的表達。這些實驗結果表明磁場影響cryptochrome的功能，並通過信號轉導表現在擬南芥表型的改變上。