植物蔗糖轉運蛋白活性調節的信號轉導路徑

《植物蔗糖轉運蛋白活性調節的信號轉導路徑》是依託華南農業大學，由彭昌操擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物蔗糖轉運蛋白活性調節的信號轉導路徑
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：彭昌操
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

高等植物對光合產物蔗糖的跨膜轉運調控是一個十分複雜的過程，涉及到發育狀況、轉錄後或翻譯後等多種水平的調節，其本質就是信號轉導。加強蔗糖跨膜轉運的信號轉導研究從而揭示蔗糖轉運蛋白活性調控的信號路徑，對實現經濟林產量和品質改良具有重大的科學意義。本項目建立在我們過去研究工作的基礎上，以擬南芥AtSUC4蛋白活性調節的信號轉導路徑為研究重點，運用植物生理學、生物化學、細胞生物學、分子遺傳學的理論和方法探索蔗糖跨膜轉運調節的細胞和分子機理。主要內容包括：AtSUC4蛋白與光系統I L亞基功能互作的遺傳學證據；AtSUC4和L亞基的亞細胞共定位機制；AtSUC4蛋白活性調節的信號路徑及其與光合速率、ABA調節的關係等內容。通過該項目的研究，從蔗糖信號轉導的角度闡明AtSUC4活性調節的信號路徑，初步形成細胞蔗糖跨膜轉運速率調控的工作模型，為經濟林器官發育和品質的遺傳改良奠定理論基礎。

結題摘要

高等植物對光合產物蔗糖的跨膜轉運調控是一個十分複雜的過程，涉及到發育狀況、轉錄後或翻譯後等多種水平的調節，其本質就是信號轉導。加強蔗糖跨膜轉運的信號轉導研究從而揭示蔗糖轉運蛋白活性調控的信號路徑，對實現經濟林產量和品質改良具有重大的科學意義。本項目以擬南芥AtSUC4蛋白與光系統I L亞基的功能性互作為研究重點，運用植物生理學、生物化學、細胞生物學、分子遺傳學的理論和方法開展研究，主要內容包括：AtSUC4蛋白與光系統I L亞基功能互作的遺傳學和生化證據；AtSUC4和光系統I L亞基的亞細胞共定位機制；AtSUC4蛋白活性調節與光合效率、蔗糖（葡糖糖）信號交叉對話的關係等內容。通過4年的研究和探索，首次獲得了AtSUC4與AtPsaL功能性互作的遺傳學證據，AtSUC4點突變(suc4p，CS93419)可導致顯著矮化並可遺傳的表型，其表型性狀是AtSUC4單基因隱性突變所致。通過BiFC系統、GFP瞬時表達系統和蛋白免疫分析系統分別證明AtSUC4和AtPsaL蛋白在葉綠體共定位，這也是SUT4定位於植物葉綠體的首例證據。明確了AtSUC4和AtPsaL蛋白互作的生理功能，即AtSUC4在葉綠體存在的生物學意義可能在於其感受胞質內蔗糖濃度的變化，並進而競爭光系統I（PSI）的L亞基（AtPsaL）引起PSI的不穩定性，從而達到光合速率的調節的目的。葡萄糖和蔗糖能顯著誘導SUC4和PsaL的表達，當SUC4功能受損時葡萄糖和蔗糖的誘導作用則消失了。這說明SUC4與PsaL的功能性互作可能同糖信號尤其是蔗糖信號之間存在著交叉對話機制或者分享共同的信號通路。總之，我們從蔗糖信號轉導的角度初步形成了AtSUC4感受胞質中蔗糖濃度信號，進而通過光系統I（PSI）的L亞基（AtPsaL）調節光合電子傳遞效率的工作模型。