蛋白激酶調控擬南芥回響低溫脅迫的分子機理

《蛋白激酶調控擬南芥回響低溫脅迫的分子機理》是依託中國農業大學，由楊淑華擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白激酶調控擬南芥回響低溫脅迫的分子機理
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：楊淑華
• 項目類別：重點項目

項目摘要

低溫逆境是限制植物生長、作物產量和植被分布的重要環境因子。因此，研究植物如何回響低溫具有重要的理論和實際意義。目前圍繞 DREB1/CBF 轉錄因子開展的低溫信號的研究有一定的進展，但是植物如何感受溫度信號和 CBF 轉錄因子上游有哪些蛋白激酶參與調控並不清楚。我們前期篩選獲得一個參與調控低溫脅迫並依賴於 CBF 信號途徑的蛋白激酶 PRK10。在本研究中，我們將採用遺傳學、生物化學、分子生物學等手段，分析 PRK10 在植物應答低溫信號中的作用，深入探討 PRK10 調控其互作蛋白 ICE1 和 HOS1 的分子機制和它們相互作用的生物學意義；分離鑑定與 PRK10 相互作用的參與低溫信號的其它重要蛋白，並解析這些新組分在低溫信號途徑中的作用機理。這些研究將有助於全面闡明植物應答低溫信號的分子機制，為通過基因工程和分子設計育種方法提高植物的抗冷性提供理論依據和基因資源。

結題摘要

低溫是限制植物生長發育和作物產量的重要環境因子，研究植物如何回響低溫脅迫的分子機制，對改良作物抵抗低溫，提高作物產量有重要意義。關於植物低溫信號轉導途徑研究主要是圍繞ICE1-CBF/DREB1信號途徑開展，並取得一定的進展，但是該信號通路中是否有蛋白激酶參與尚不清楚。在本項目的資助下，我們在蛋白激酶調控植物低溫應答中的分子機制方面取得突破性進展：（1）發現了首個作用於CBF信號通路的蛋白激酶OST1。OST1被低溫激活後，磷酸化關鍵的低溫正調節因子ICE1或新生多肽鏈複合體組分BTF3，抑制ICE1或CBF蛋白的泛素化降解，正調控植物的抗凍性。OST1激酶的發現為植物低溫信號通路填補了一個重要空白。（2）闡釋蛋白激酶OST1被低溫激活的分子機制。（3）揭示了細胞膜上的類受體激酶CRPK1以及MPK3/6兩類激酶負調控低溫信號的分子機制。以上結果分別以SCI論文形式發表在國際重要學術期刊，包括Mol Cell、Mol Plant、PLoS Genet、Plant Cell Physiol 各1篇、EMBO J 和Dev Cell 各2篇、New Phytol 3篇。 蛋白激酶系列論文發表後，在相關領域產生了重要的國際學術影響。論文已被Plant Cell、PNAS、EMBO J、Nat Commun等國際主流學術刊物引用340餘次。其中四篇論文（Li et al., 2017; Ding et al., 2015; Jia et al., 2013; Shi et al., 2015）多次在ESI顯示為高被引論文。CRPK1的工作被Mol Cell雜誌在同期發表Preview專文進行點評，並被F1000推薦。OST1-ICE1的研究工作被Dev Cell、Sci China Life Sci和《植物學報》發表專評，對該文予以高度評價。MPK-ICE1的研究工作被Dev Cell、Trends Plant Sci發表專評。上述多篇專評認為，蛋白激酶調控低溫應答的系列研究成果是近二十年來植物低溫研究領域的重要突破。