TAA1介導的生長素合成途徑的調控機制的初步探索

《TAA1介導的生長素合成途徑的調控機制的初步探索》是依託廈門大學，由陶懿擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：TAA1介導的生長素合成途徑的調控機制的初步探索
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：陶懿
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

生長素是調控植物生長發育的重要植物激素。IAA（吲哚乙酸）是生長素中最重要，研究最為廣泛的內源化合物。IAA的合成途徑錯綜複雜，各途徑間的相互作用；它們所參與調控的細胞生長、分裂與分化過程；以及它們對建立和維持局部區域的生長素濃度梯度的所起的作用至今仍不清楚。我們擬以近期分離的IAA合成酶TAA1為研究對象，從mRNA和蛋白水平研究其組織特異性的表達調控模式以及外界環境因子對其進行調控的分子機制；發掘參與調控的蛋白因子。通過對這些蛋白因子的功能的研究，我們希望構建出植物對TAA1的調控模型。此外，我們還將對TAA1家族的其它蛋白的組織特異性表達，它們在細胞內的分布狀況以及酶活性特徵進行研究，從而為闡明TAA1與其家族中其它蛋白的相互關係奠定基礎。

結題摘要

TAA1（Trp aminotransferase of arabidopsis）催化由L-色氨酸形成吲哚丙酮酸的反應，是介導由色氨酸合成生長素IAA的關鍵酶。在植物體內，生長素的分布具有組織特異性，其正確分布影響了植物胚胎髮育，側根形成，分生組織的維持以及植物的向性生長等多個植物生長、發育的過程。儘管大量研究表明生長素轉運蛋白在生長素濃度梯度的形成與維持中起了至關緊要的作用，生長素的正確合成也同樣不容忽視。在本項目中，我們對TAA1在mRNA和蛋白水平上的調控進行了深入的研究。我們定位了調控TAA1在幼葉、花器官、根部和下胚軸表達所需的順式元件，以及調節TAA1對光和遮蔭處理應答的DNA序列。進一步的調控蛋白的分離仍在進行之中。我們發現TAA1的蛋白質存在多種修飾，包括N端的剪下修飾和翻譯後的磷酸化修飾。通過N端測序和質譜分析，我們確定了N端剪下位點和兩個磷酸化修飾位點。我們發現突變後的蛋白在體外仍具有正常的L-色氨酸氨基轉移酶活性，下一步我們將研究這些修飾對於蛋白質穩定性的影響。 水稻是我國重要的糧食作物，有關水稻避蔭反應機制的研究卻十分匱乏。我們克隆了4個水稻中與TAA1序列同源性較高的基因，通過對蛋白質功能的研究，發現其中兩個具有與TAA1相似的酶學活性及特性，並且可以回復taa1突變體的避蔭缺陷性表現，說明在水稻中確實存在TAA1同源基因。在人工模擬遮蔭的條件下，水稻也會產生避蔭反應。通過使用TAA1特異性抑制劑犬尿氨酸，我們發現水稻的避蔭反應也依賴於TAA1活性，由此可以推測水稻的TAA1同源基因也是調控水稻避蔭反應的關鍵基因，由TAA1介導的避蔭調控途徑是一個在單子葉和雙子葉植物中都保守、存在的途徑。