《膜聯蛋白調控水稻回響乾旱脅迫的分子機制研究》是依託河北師範大學，由朱正歌擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：膜聯蛋白調控水稻回響乾旱脅迫的分子機制研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：朱正歌
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植物膜聯蛋白是一種多功能的鈣離子和磷脂分子結合蛋白，通過調節離子運輸、鈣通道形成和氧化還原等反應，直接參與植物生長發育和環境應答。生物學信息學分析表明，水稻基因組中有10個推測的膜聯蛋白基因。前期研究中我們獲得了水稻膜聯蛋白家族成員的RNAi突變體、過表達Annexin及OsANNpro::GUS等轉基因水稻實驗材料；利用這些材料篩選出了參與抗旱脅迫反應的膜聯蛋白基因，證明了它們與鈣依賴的蛋白激酶的相互作用。本項目以膜聯蛋白突變體水稻為模型，運用遺傳學、生化及分子生物學等原理，採用蛋白免疫沉澱、酵母雙雜交、凝膠阻滯等技術，探索水稻膜聯蛋白與鈣依賴的蛋白激酶互作回響乾旱脅迫的信號途徑；尋找與膜聯蛋白互作回響乾旱脅迫的其他蛋白；為分子育種提供候選基因。
結題摘要
膜聯蛋白（Annexin）是一個多基因家族，不同生物的膜聯蛋白編碼基因數目也不同，但幾乎所有的膜聯蛋白都具有相對保守的與Ca2+和磷脂結合的中心結構域，以及高度變化的氨基端區域。保守的中心結構域使膜聯蛋白具有部分保守的功能，而特異的氨基端則通過與其他蛋白相互作用而使不同的膜聯蛋白具有各自不同的功能。植物膜聯蛋白還具有多種轉錄後修飾位點，通過調節離子運輸、鈣通道形成和氧化還原等反應，直接參與植物生長發育和環境應答。水稻中的膜聯蛋白家族有10個成員，本課題組在國家基金委專項基金的資助下，對水稻膜聯蛋白的基因家族進行了探索性研究，在完成項目計畫書中涉及的相關內容時，又隨時調整和增加了部分研究內容，取得了階段性研究成果。小結如下： （1）對獲得的RNAi和過表達以及Annexin pro::GUS轉基因植株的分析，並對部分轉基因植株進行非生物脅迫處理，明確了水稻膜聯蛋白家族對非生物脅迫的回響，發現水稻中不同的膜聯蛋白對各種非生物脅迫的回響有所不同。明確了OsANN1和OsANN2對乾旱及熱脅迫的回響，OsANN3和OsANN5對鹽脅迫的回響； （2）深入探索了OsANN1回響乾旱及熱脅迫的分子機制：過表達OsANN1能夠促進SOD（Superoxide Dismutase）和CAT（Catalase）的表達，提高它們的生物活性，降低由非生物脅迫產生的過量H2O2對植物引起的傷害，由此提高過表達OsANN1的植株對乾旱及熱脅迫的抗性。 （3）分析了水稻中膜聯蛋白與Ca2+及磷脂結合的特性，除OsANN6, OsANN9和OsANN10目前還未能獲得相應的蛋白表達產物外，水稻其他的膜聯蛋白均已被證明具有Ca2+及磷脂結合特性； （4）明確了水稻的膜聯蛋白在菸草葉片表皮細胞以及水稻根尖細胞中的亞細胞定位； （5）干涉OsANN7的轉基因水稻結實率明顯低於野生型，干涉OsANN4的轉基因水稻植株的分櫱數目明顯少於野生型；以上研究結果表明，水稻膜聯蛋白基因家族不僅具有豐富的生物學功能，且各自的功能不盡相同，因此，有必要對水稻膜聯蛋白家族成員逐一進行研究。一方面可以揭示水稻膜聯蛋白基因家族的功能，另一方面可為植物分子育種提供理論依據。
