《植物抗鋁毒轉錄因子STOP1/ART1蛋白降解機制的解析》是黃朝鋒為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：植物抗鋁毒轉錄因子STOP1/ART1蛋白降解機制的解析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃朝鋒
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋁毒是酸性土壤中作物生產的主要限制因子。一些植物進化了抗鋁毒機制，擬南芥主要通過轉運蛋白AtALMT1分泌蘋果酸到根際與鋁螯合和解除毒害。AtALMT1的表達受鋁毒誘導並受關鍵抗鋁毒轉錄因子STOP1的調控，但是STOP1的mRNA表達變化並不能解釋AtALMT1的表達受鋁毒誘導。通過正向遺傳篩選，我們獲得一個使AtALMT1基因表達升高的突變體tra1。我們克隆了TRA1基因，並初步證明TRA1可能參與調控STOP1的穩定性。下一步我們將在蛋白互作、蛋白表達以及遺傳、生理和相關分子生物學實驗上進一步驗證TRA1通過控制STOP1穩定性來調控AtALMT1表達的機制。此外，水稻中有兩個TRA1同源基因，我們也初步證明了其中一個TRA1同源基因能夠與水稻抗鋁毒轉錄因子ART1相互作用，因而我們也將對水稻中的TRA1同源基因進行功能解析，闡明其在水稻抗鋁毒方面的重要作用。
結題摘要
鋁毒是酸性土壤中作物生產的主要限制因子。一些植物進化了抗鋁毒機制，擬南芥主要通過轉運蛋白AtALMT1分泌蘋果酸到根際與鋁螯合和解除毒害。鋅指轉錄因子STOP1在抗鋁毒過程中扮演關鍵角色，它主要通過調控包括AtALMT1基因在內的表達介導對鋁毒的抗性。雖然AtALMT1等STOP1下游基因表達受鋁毒誘導，但是STOP1的mRNA表達不受鋁毒影響，因而STOP1可能受到轉錄後調控。我們構建了AtALMT1啟動子融合LUC報告基因表達的株系，通過篩選LUC螢光改變的突變體來克隆和解析調控STOP1的新組分。我們獲得了一個使LUC報告基因和AtALMT1表達升高的突變體rae1 (regulation of AtALMT1 expression 1)。採用全基因組測序結合標記連鎖分析，我們克隆了RAE1基因，發現它編碼一個F-box蛋白。通過一系列的生理、生化和遺傳實驗，我們闡明了RAE1與抗鋁毒轉錄因子STOP1互作並促進其泛素化和降解從而調控抗鋁毒的機制。此外，通過對RAE1同源基因的功能解析，我們發現植物中RAE1的直系和旁系同源蛋白在調控抗鋁毒轉錄因子STOP1/ART1蛋白穩定性上的功能是保守的。但是，RAE1直系同源蛋白在調控植物抗鋁毒方面起更重要的角色。進一步發現STOP1蛋白的高積累負調控植物生長，因此在利用STOP1/ART1提高作物抗鋁毒時需防止其表達過高抑制作物的生長。我們的研究結果不僅揭示了RAE1同源蛋白通過調控抗鋁毒轉錄因子STOP1/ART1穩定性從而調控植物抗鋁毒的新機制，而且為改良作物抗鋁毒能力提供了關鍵的靶標基因。
