《水稻A20/AN1型E3泛素連線酶提高抗逆性的分子機理研究》是張紅生為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻A20/AN1型E3泛素連線酶提高抗逆性的分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張紅生
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究前期鑑定了一個參與脅迫回響的A20/AN1型鋅指蛋白基因ZFP181，其編碼蛋白具有E3泛素連線酶活性。研究表明ZFP181抑制水稻生長,顯著提高水稻抗旱性及白葉枯病抗性，推測其可能通過26S蛋白酶體途徑調控生長發育並參與脅迫回響。為了闡明ZFP181的抗逆機制，本研究擬在已有基礎上，開展以下研究內容：分析ZFP181調控生長發育及脅迫抗性的生理基礎；根據蛋白組學數據鑑定ZFP181調節的下游蛋白並分析其可能的生物學功能；利用酵母雙雜交篩選ZFP181互作蛋白，鑑定ZFP181的泛素化修飾底物並分析其生物學功能；分析ZFP181轉基因植株中蛋白酶體活性及泛素化蛋白含量的差異。綜合所有結果，揭示ZFP181在調控植物生長、抗旱及抗病過程中的功能及作用機制，為作物抗逆遺傳育種提供理論依據。
結題摘要
ZFP181是一個與非生物脅迫有關的水稻A20/AN1型鋅指蛋白，具有E3泛素連線酶活性，本項目在已有研究基礎上研究了該基因的生物學功能及其介導的水稻抗性機制。主要研究成果如下：1、ZFP181 調控植物生長、抗逆的生理基礎研究。利用過量表達和RNAi 抑制表達ZFP181 的水稻轉基因植株，通過顯微觀察對轉基因植株進行了細胞學分析，發現ZFP181過表達可抑制轉基因植株細胞伸長，而不改變細胞數目。ZFP181 過量表達能夠抑制轉基因植株生長，同時比較了ZFP181 轉基因及野生型植株中赤黴素含量差異，發現ZFP181過表達轉基因植株中活性赤黴素含量顯著降低，表明ZFP181通過調控赤黴素的水平影響水稻的生長發育；2、研究了ZFP181對泛素化蛋白含量和蛋白酶體活性的影響，發現正常生長和逆境條件下ZFP181過量表達轉基因水稻均提高了泛素化蛋白含量，但是ZFP181對蛋白酶體活性影響不顯著；3、ZFP181 的互作（底物）蛋白的鑑定。因前期發現ZFP181具有E3泛素連線酶活性，為了找到其作用的底物，通過酵母雙雜交技術從水稻 cDNA 表達文庫中篩選了ZFP181 的互作蛋白，進一步利用雙分子螢光互補試驗（BiFC） 技術對 ZFP181 互作蛋白進行了驗證；4、ZFP181 的互作蛋白的功能分析。選取了一個ZFP181互作蛋白——類碳代謝抑制蛋白CCR4，利用其T-DNA插入突變體對CCR4進行了功能分析，發現與ZFP181的生物學功能相反，CCR4的缺失能夠提高水稻抗鹽性但抗旱性下降，為進一步解釋ZFP181參與的抗逆機制提供了新的信息。利用體外泛素化實驗驗證ZFP181是否能對其互作蛋白CCR4進行泛素化修飾，結果發現ZFP181並不能對其泛素化，推測ZFP181可能通過與CCR4-NOT複合體互作，參與CCR4-NOT介導的RNA和蛋白代謝調控，通過調控脅迫相關基因表達及蛋白積累參與環境脅迫回響；此外，從蛋白質組學數據中，我們發現ZFP181能夠與其下游的LEA蛋白發生互作，而且過量表達ZFP181能夠顯著促進OsLEA19蛋白的積累，推測LEA蛋白含量的增加可能是導致抗旱性提高的重要因素。
