《BR調節番茄氣孔關閉和抗旱性的分子機制》是依託浙江大學，由汪俏梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：BR調節番茄氣孔關閉和抗旱性的分子機制
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：汪俏梅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
乾旱脅迫是植物逆境最普遍的形式，研究植物對乾旱的適應和抗性機制是解決人類面臨的作物高產優質栽培、水資源危機和環境問題的重要策略之一。本項目在前期研究發現BR處理能改善番茄的乾旱適應性，降低氣孔導度和提高幹旱脅迫下內源ABA含量，並且已得到BR和ABA的激素突變體和轉基因植株的基礎上，在番茄中研究保衛細胞中BR與ABA信號的互作與抗旱性的關係，確定BR在保衛細胞ABA信號轉導網路中的作用位點，並以靶向蛋白組學和代謝組學的方法考察BR在乾旱脅迫下對保衛細胞ABA信號轉導網路組分和其它植物激素組分的調控作用，從而揭示在保衛細胞這一激素互作的模式體系中BR通過氣孔途徑調節番茄乾旱脅迫適應性的分子機理。本研究從新的角度揭示BR在植物對非生物性脅迫抗性中的作用機理，有較大的科學意義；同時本項目研究結果可以為通過化學調控和代謝工程的方法改善番茄的乾旱適應性提供理論基礎，在作物改良上有廣闊的套用前景。
結題摘要
乾旱脅迫是植物栽培中最常遇到的逆境脅迫，而氣孔作為植物與環境發生聯繫的重要門戶，其開閉狀態直接影響植物的蒸騰速率及對乾旱脅迫的適應。油菜素甾醇（BR）作為一種逆境緩和激素對多種脅迫具有廣譜抗性，其轉錄因子BZR1參與調控多種BR回響基因，並發揮相應的生理功能。但是BR對保衛細胞運動調控以及提高植物抗旱性的分子機制目前仍不清楚。 本研究以ABA生物合成突變體not及其野生型Ailsa Craig（AC）為材料，研究表油菜素內酯（Epibrassinolide，EBR）對番茄幼苗抗旱能力的影響。以AC，轉基因植株BZR1-1D#23及其背景型中蔬四號（ZS4）為材料，研究了BR對保衛細胞運動的影響。並利用iTRAQ蛋白組學技術揭示了BR誘導氣孔關閉過程中的蛋白水平變化及其與生理進程的關係。此外，利用脫ABA與JA相關突變體，從氣孔開閉、相關基因轉錄水平，探究BR在調控保衛細胞運動過程中與ABA和JA的互作。主要研究成果如下： 1. EBR處理能顯著緩解番茄乾旱脅迫症狀，減輕了相對含水量（RWC）、淨光合速率（PN）和氣孔導度的降低趨勢。進一步研究表明EBR處理後番茄幼苗抗旱能力提高可能與其提高植株內源ABA含量和提高抗氧化酶活性有關。 2.BR對番茄氣孔具有誘導關閉的效應。隨著EBR處理濃度增加，處理時間增長，誘導氣孔關閉的效應也遞增。在BZR1-1D#23植株中，內源BZR1-1D的過量表達增強了BR的信號轉導，同樣也誘導氣孔開度減小，說明BZR1起到正向調節作用。 3.利用iTRAQ蛋白組學技術，分析EBR處理與對照以及BZR1-1D#23和野生型保衛細胞中的蛋白組變化，分別鑑定到214與98個差異蛋白。通過對差異蛋白的注釋、聚類、功能分析，發現BR可以誘導ABA合成酶AAO3與JA合成酶LOX2與LOX1_5的表達，還可以影響體內ROS的產生與清除。同時，相關的離子通道也受到BR調節，PLCD上調激活Ca2+內流通道，Ca2+結合蛋白CALR與Ca2+通道TPC1受到上調，H+通道也被調節使得胞內H+濃度上升。此外，細胞壁與細胞骨架重構、能量代謝、光合作用、基因表達與蛋白合成加工等途徑中也有許多蛋白發生變化。 4.通過分析ABA合成突變體sit、JA受體突變體jai1以及相應的野生型在EBR處理下氣孔開度的變化，發現BR促進氣孔關閉與其促進ABA的合成相
