植物活性氧誘導鈣信號的分子機制研究

《植物活性氧誘導鈣信號的分子機制研究》是依託杭州師範大學，由倪君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：植物活性氧誘導鈣信號的分子機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：倪君
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

植物處於不斷變化的環境之中，而環境中的各種脅迫會導致植物體內活性氧的迅速積累。活性氧過去一般被認為是植物代謝過程中產生的毒副產物，然而近年來的研究表明，活性氧還是細胞信號轉導和調控的重要組成部分。其中活性氧的一個重要功能是誘導體內游離鈣離子（[Ca2+]i）的迅速增加，而鈣離子作為胞內第二信使，在細胞信號轉導過程中發揮著極其重要的作用。雖然活性氧誘導[Ca2+]i增加的現象早已被發現，但其中的分子機制尚不清楚。本項目利用水母發光蛋白結合鈣離子後能發出螢光的特性，建立了一套篩選體系來研究H2O2誘導[Ca2+]i增加的分子機制。目前已經利用該體系篩選出相應的擬南芥T-DNA插入突變體，並克隆到一個基因HICI1。本項目擬通過分子、細胞及電生理等各種手段研究該基因的功能，闡明HICI1在植物感受活性氧及調節細胞內[Ca2+]i的作用機理，為完全揭示活性氧誘導鈣信號的分子機制奠定基礎。

結題摘要

植物時刻處於不斷變化的環境之中，而環境中的各種脅迫會導致植物體內活性氧的迅速積累。活性氧過去一般被認為是植物代謝過程中產生的毒副產物，然而近年來的研究表明，活性氧還是細胞信號轉導和調控的重要組成部分。其中活性氧的一個重要功能是誘導體內游離鈣離子的迅速增加，而鈣離子作為胞內第二信使，在細胞信號轉導過程中發揮著極其重要的作用。雖然活性氧誘導體內鈣離子增加的現象早已被發現，但其中的分子機制尚不清楚。通過本項目的資助，我們用轉基因的方法將水母素基因導入水稻中，進而創建了水稻鈣離子信號檢測體系。利用該體系，我們能夠很方便地測定水稻體內鈣離子濃度的大小。我們發現鹽脅迫能夠快速地誘導水稻體內的鈣離子信號而活性氧脅迫誘導的鈣離子信號則相對比較緩慢。利用不同的鈣離子通道抑制劑，我們發現鹽和活性氧誘導的鈣離子來自不同的鈣庫。最後，我們還提出了鈣離子和活性氧在植物鹽脅迫感受中作用的模型。在這個模型中，鹽脅迫首先誘導了鈣離子信號，而鈣離子信號啟動了活性氧的爆發，增加的活性氧一方面誘導下游基因的表達，另一方面又能誘導另一個鈣離子信號，而這個鈣離子信號對於啟動某些基因的表達非常重要。在完成了本項目的研究後，我們還繼續利用這個系統開展了其他的研究。我們篩選了不同種類胺基酸對水稻鈣離子信號的影響。我們發現，谷氨酸能夠特異地誘導水稻鈣離子信號。脫敏和藥理學實驗證實谷氨酸誘導的鈣離子信號是通過OsGLR家族的成員實現的。我們進而對水稻的OsGLR家族進行了研究，發現OsGLR2.1可能參與了這個過程。