解析大豆WNK1參與側根發育和乾旱回響的分子網路

《解析大豆WNK1參與側根發育和乾旱回響的分子網路》是依託華南農業大學，由王金祥擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：解析大豆WNK1參與側根發育和乾旱回響的分子網路
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王金祥
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

乾旱是影響作物生長發育和產量的逆境之一，嚴重影響側根發育；我們前期的研究表明過表達大豆根特異基因WNK1會抑制側根發育和影響乾旱回響，但對於其中的機理不清楚。本研究主要從解剖學、生理學和分子生物學角度解析WNK1參與大豆側根發育和乾旱反應的分子網路。首先研究過量和下調WNK1表達對大豆內源脫落酸和生長素含量的變化以及對外源植物激素敏感性的改變，測定和乾旱反應相關的生理參數；其次是通過大豆晶片檢測過量和下調WNK1表達對大豆基因組水平上基因表達的影響，明確WNK1表達水平對側根發育和乾旱反應有關基因轉錄水平上的影響。最後通過酵母雙雜交實驗確定WNK1的互作蛋白。通過以上研究，揭示WNK1調控側根發育和乾旱反應的分子網路。

結題摘要

本項目對大豆WNK1調節側根發育、乾旱回響以及WNK基因家族的表達進行了系統的分析。過表達大豆WNK1 抑制大豆抑制側根的形成和生長。通過酵母雙雜交明確了大豆WNK1的互作蛋白，得到50個候選的互作蛋白，它們參與蛋白質的合成和分解代謝、光合作用、物質的水解反應、信號轉導調控和轉錄調控等。 大豆基因組至少含有17個可能編碼WNK蛋白激酶的基因，其N端激酶區十分保守，而C端即一般認為的調控區則多態性高。進化樹分析則表明，大豆WNK家族基因可分為4個亞組。 我們發現GmWNK1a和2e表現出晝夜節律現象。該基因家族的成員也受到植物激素IAA、ABA和GA的調控。此外，WNK基因也受到乾旱和PEG處理的調控。不同家族成員間受到誘導或者抑制作用差異較大。但是，亞組成員之間的表達模式則比較相近。另一方面， 我們對擬南芥WNK5和WNK8的功能也進行了分析。 AtWNK5可能參與了擬南芥對滲透脅迫的回響，並且在其中起著正向作用。進行酵母雙雜交篩選，篩選得到24個候選的WNK5互作蛋白，主要涉及到植物生長發育的很多方面，如離子的運輸、信號轉導、植物激素的代謝等。此外我們還證明AtWNK8是植物滲透脅迫和鹽害回響方面的負調節因子。 我們對大豆WNK基因的表達規律進行了數據挖掘分析。發現WNK1a,WNK3c等在根部表達水平較高。有趣的是，WNK基因家族在葉部受水分脅迫的誘導或抑制。如WNK1a,WNK1b,WNK1c,WNK4b受乾旱抑制，而WNK1d, WNK2a,WNK2b,WNK2d, WNK2e,WNK3a,WNK3b,WNK3c,WNK4d受乾旱誘導。表明WNK家族在調節植物乾旱回響方面起作用。 我們前期研究發現，GmCYB707A1與WNK1互作，而GmCYB707A1可能編碼ABA 8'羥化酶。因此我們對大豆CYP707基因家族進行了系統分析。CYP707基因家族在進化上高度保守性。基因家族成員在表達模式上存在明顯區別，A1a 和A1b是根系特異表達基因，而A5則是葉中特異表達。轉基因研究證明，大豆CYP707A1可互補擬南芥CYP707A1的功能，表明大豆CYP707A1可能編碼ABA羥化酶。我們結果說明，大豆WNK1可能磷酸化CYP707A而調節內源ABA的合成，進而影響側根發育和乾旱回響。