《Ca2+及鈣依賴型蛋白激酶在擬南芥氣孔發育過程中的作用》是鄒俊傑為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Ca2+及鈣依賴型蛋白激酶在擬南芥氣孔發育過程中的作用
- 項目類別 ：青年科學基金項目
- 項目負責人 ：鄒俊傑
- 依託單位 ：中國科學院植物研究所
結題摘要,項目摘要,
結題摘要
鈣在植物生長發育及回響逆境脅迫信號過程中具有重要作用。在不同刺激誘導不同的鈣信號的產生，能夠被不同的鈣感受器感受，並傳遞給下游，導致蛋白磷酸化和基因表達模式的改變。高等植物中目前已知的鈣感受器主要包括CaM及CML, CBL和CDPKs。目前關於鈣感受器是否參與氣孔發育及逆境脅迫的研究並不夠深入，本項目完成了以下研究內容：（1）藥理學實驗研究Ca2+信號是否參與氣孔發育。分別用鈣螯合劑（EGTA）、鈣通道抑制劑（LaCl3）、鈣調素抑制劑（TFP、W7）對擬南芥幼苗進行處理，高濃度對植物有害，,低濃度的EGTA和LaCl3會引起氣孔密度的降低, 30ºC高溫和TFP處理同時處理擬南芥幼苗會產生“氣孔簇”的表型。（2）擬南芥CDPKs基因表達分析。從獲得的34個CDPKs的promoter:GUS材料進行染色分析，我們發現有6個基因在氣孔發育過程中也有表達。這些GUS染色結果，為研究CDPK在氣孔發育過程中的作用提供了重要信息。（3）擬南芥CDPKs、CaMs、CMLs基因突變體的獲得和氣孔表型觀察。初步研究結果表明，這些單個基因的突變體的氣孔分布格局與野生型比，並無明顯的差異，這可能是由於存在基因之間的功能冗餘引起。（4）氣孔發育特異時期表達CDPK的表型觀察。根據pCDPK:GUS的染色結果，我們分別構建了pSPCH:CDPK、pMUTE:CDPK、pFAMA:CDPK材料，通過在氣孔的發育的特定時期過表達CDPK，觀察其對氣孔發育的影響。在pFAMA:CPK5中，氣孔在發育過程中發生多次分裂，產生了“毛毛蟲”狀的氣孔表型，推測CPK5參與影響細胞周期過程。（5）CDPKs參與乾旱和可能下游基因參與逆境脅迫的研究。除已報導的CDPK參與逆境脅迫過程外，我們的研究發現其它CDPKs還參與逆境脅迫過程。對CDPK可能調控的下游基因進行分析，細胞周期蛋白激酶CDKB1不僅參與了氣孔發育，而且參與回響逆境脅迫過程。cdkb1;1 1;2雙突變體表現為對鹽和乾旱耐受。cdkb1;1 1;2參與乾旱脅迫反應與其氣孔密度相關，cdkb1;1 1;2參與鹽脅迫反應與微管骨架的穩定性相關。通過以上的研究，我們初步了解了CDPK在氣孔發育過程中的作用，並對其可能調控的下游基因在參與逆境脅迫過程進行了研究，為通過調控氣孔發育過程提高植物對逆境脅迫的適應提供了一定的理論依據。
項目摘要
氣孔的形成、分布及密度除了受自身發育進程調節外，還受到外界環境因素如水分、二氧化碳、光照等的影響。鈣依賴型蛋白激酶（CDPK）作為一類重要的鈣感受器，既能感受鈣信號，又能通過磷酸化下游底物進行信號傳遞回響植物生長發育和環境脅迫過程。已有數據顯示鈣信號參與了氣孔發育過程，關於CDPK在氣孔發育方面的研究尚未有報導。本項目小組前期已獲得了擬南芥CDPK基因家族全部的GUS轉基因株系，並篩選到幾個在氣孔中較特異表達且回響乾旱脅迫的CDPK基因。本項目將利用細胞生物學、分子生物學、分子遺傳學等理論與方法，研究鈣離子及CDPK基因在氣孔發育過程中的作用，以及它們與已知氣孔發育調控基因的相互關係。通過此項研究，將初步闡明鈣離子及CDPK在乾旱脅迫下調控氣孔發育的作用，為通過表皮氣孔發育的功能調控來提高作物的水分利用和碳同化提供一定的理論依據。
