酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19/PTP20調控擬南芥開花時間的機制研究

《酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19/PTP20調控擬南芥開花時間的機制研究》是依託河北師範大學，由商建秀擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19/PTP20調控擬南芥開花時間的機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：商建秀
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

植物整合多種外界環境和內源的信號對開花時間進行著精確調控。蛋白質的磷酸化/去磷酸化在已知的植物開花時間調控網路中發揮著重要作用。本人前期研究初步發現酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19及其同源性最高的基因PTP20，過表達時擬南芥轉基因植株與野生型相比均早花，對應的ptp19 T-DNA敲減突變體與野生型相比晚花。本項目擬結合植物生理學、遺傳學和分子生物學等多種手段對PTP19/PTP20過表達轉基因植物及表達量下調的突變體進行研究，並利用酵母雙雜交和免疫沉澱技術尋找互作蛋白，旨在解析PTP19/PTP20調控擬南芥開花時間的機制。此研究對於深入揭示蛋白質可逆磷酸化對植物開花時間的調節機制具有重要意義。

結題摘要

蛋白質的磷酸化和脫磷酸化在植物的開花時間和鹽脅迫回響過程中發揮著重要的作用，但是目前擬南芥中酪氨酸蛋白磷酸酶(Protein Tyrosine Phosphatase, PTPs)在此方面的報導還較少。我們發現擬南芥酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19和PTP20過表達植株開花時間早於野生型，但是突變體表型不太穩定。我們發現鹽處理導致擬南芥PTP19的轉錄水平升高。ptp19功能敲減突變體對鹽脅迫表現出不敏感的表型，在鹽脅迫條件下，ptp19的萌發率、存活率及葉綠素含量均顯著高於野生型，而離子滲透率、ROS含量和鹽誘導的下游基因表達則顯著低於野生型。PTP19自身啟動子融合基因組DNA在突變體中表達後可以恢復突變體對鹽不敏感的表型，而高表達PTP19對鹽處理超敏感，同時還表現出早衰和早花的表型，說明PTP19可能通過影響ROS途徑負調控植物的鹽脅迫回響。 PTP19主要定位在細胞核中，在種子萌發階段的胚根、幼苗期的根部和蓮座葉等部位均有表達;PTP19亞細胞定位不受鹽的影響，但是蛋白水平在鹽處理後受到抑制。我們通過對PTP19進行蛋白磷酸酶活性分析，證明PTP19具有酪氨酸蛋白磷酸酶活性，將其保守的酶活性位點中的第112位的半胱氨酸突變為絲氨酸後，酪氨酸蛋白磷酸酶活性消失，將該點突變的形式在擬南芥中過表達時不再有早花、早衰的表型並且對鹽脅迫不再超敏感，說明酶活位點對PTP19發揮功能起著至關重要的作用。 綜上所述，我們的研究發現擬南芥酪氨酸蛋白磷酸酶PTP19在植物生長發育和鹽脅迫適應中發揮著重要功能，為研究酪氨酸蛋白可逆磷酸化在植物生長發育和環境適應中的作用提供了新的思路。