《擬南芥FtSH基因ELS介導H2O2和生長素調控葉片衰老的研究》是依託華南師範大學，由陽成偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥FtSH基因ELS介導H2O2和生長素調控葉片衰老的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陽成偉
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前ROS作為一種信號分子參與植物生長發育和逆境回響已引起研究者們的廣泛重視，但是有關ROS和植物激素相互作用的研究還非常少。本實驗室利用T-DNA插入技術獲得一個擬南芥線粒體FtSH蛋白酶基因ELS的缺失突變體，els突變體植株矮化，表現出生長素缺陷突變體的表型，並且els突變體中H2O2含量明顯上升，蓮座葉明顯早衰。本項目主要圍繞ELS基因如何介導H2O2和生長素的相互作用來調控植物葉片衰老這一科學問題，利用細胞生物學、分子生物學、生物化學方法和技術，分析ELS基因在調控擬南芥葉片衰老中的功能，並進一步分析ELS基因與H2O2、生長素之間的相互作用，初步闡明ELS基因介導H2O2和生長素相互作用調控植物葉片衰老的分子機制,為作物的遺傳改良提供基因資源。
結題摘要
葉片衰老是植物葉片發育最後階段出現各種生理生化改變的過程。葉片衰老受到各種內外部因素的影響，其發生過程非常複雜。活性氧（ROS）能促進葉片衰老，生長素也參與了植物葉片衰老的調控，但其具體分子機制仍不清楚。本研究發現擬南芥線粒體AtFtsH4基因突變導致大量H2O2積累，外施H2O2清除劑AsA能減少ftsh4-4突變體中H2O2含量，並減少葉片中細胞死亡數目，延緩ftsh4-4突變體的早衰；外施生長素（IAA）處理能恢復ftsh4-4突變體的早衰表型，減少H2O2含量，並降低過氧化物酶基因PRX33、PRX34、PRX37的表達；通過轉基因植株iaaM-ftsh4-4增加內源生長素含量能恢復ftsh4-4突變體的早衰表型；生長素回響因子ARF2突變體arf2-8表現出延緩衰老表型，通過arf2-8/ftsh4-4雙突分析發現，ARF2突變能恢復ftsh4-4突變體的早衰表型，相關衰老生理指標（細胞死亡數目，葉綠素含量，相對電導率）恢復到WT水平，並且arf2-8/ftsh4-4雙突中衰老相關標記基因SAG12、SAG13、SEN1、SEN4的表達降低；同時，arf2-8/ftsh4-4雙突中H2O2含量和過氧化物酶活性明顯降低。結果表明擬南芥線粒體AtFtsH4基因通過介導H2O2與生長素相互作用。 通過構建與自噬途徑相關的雙突，發現金屬蛋白酶基因 FtSH4 通過 ATG8-PE自噬途徑參與植物細胞自噬過程；通過對 ftsh4-4 與 SA 合成和信號網路相關的突變體遺傳關係的研究，發現金屬蛋白酶基因 FtSH4 參與的植物細胞自噬過程依賴於 SID2 合成途徑，NDR1 積累途徑及 NPR1 信號途徑，而不依賴與 PAD4 途徑。此外，酵母單雜交和EMSA 體外驗證 WRKY40/46/51/60/63/75 能結合到 SID2 SID2啟動子上。以上結果表明擬南芥線粒體AtFtsH4基因通過 WRKYs基因調控 SA 的合成，參與 SA 途徑介導的細胞自噬過程，從而參與葉片衰老調控。
