《TOPP4與WAT1相互作用調控赤黴素和生長素信號通路互作》是依託蘭州大學，由侯歲穩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TOPP4與WAT1相互作用調控赤黴素和生長素信號通路互作
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：侯歲穩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
赤黴素和生長素之間的信號互作是植物學領域的研究熱點，但二者之間的作用機理還知之甚少。我們的研究已經揭示了蛋白磷酸酶TOPP4通過對DELLA蛋白的去磷酸化調控了GA信號通路。在此基礎上，前期實驗通過篩選topp4-1 突變體的抑制子，發現生長素液泡膜轉運蛋白WAT1的突變可以恢復其GA缺陷表型，WAT1能改變TOPP4的亞細胞定位，二者共定位並在液泡膜上相互作用。項目擬以WAT1和TOPP4的遺傳與分子互作為切入點，通過WAT1與GA生物合成及信號轉導通路突變體的遺傳關係，揭示WAT1在其中的功能，確定WAT1為GA信號通路下游的新組分；通過TOPP4和WAT1蛋白互作、WAT1蛋白去磷酸化分析、TOPP4酶活性檢測等，確定WAT1是作為TOPP4的底物蛋白還是調節亞基來恢復topp4-1突變體表型的機理，闡明TOPP4在生長素信號通路中的作用，揭示GA與生長素信號通路互作的新的分子機理。
結題摘要
磷酸化和去磷酸化修飾是蛋白質十分重要的修飾方式，廣泛參與植物的多個發育和生理過程。擬南芥蛋白磷酸酶PP1家族基因TOPP4點突變體topp4-1矮化，高溫培養可以恢復其表型。細胞死亡、活性氧水平及抗性基因PR的表達檢測結果均表明topp4-1發生了免疫自激活，進一步的研究顯示topp4-1是在細胞質中激活了免疫。與免疫通路關鍵基因突變體進行的遺傳分析發現，topp4-1的免疫激活依賴於水楊酸途徑和抗病蛋白，且TOPP4可與抗病信號通路的MAPK蛋白互作。 篩選topp4-1表型抑制子鑑定到SUT1基因，其編碼一個未報導的CC類R蛋白。SUT1基因在幼嫩的組織中廣泛表達，隨著植物不斷成熟，SUT1表達逐漸下降，在新生真葉中不再表達；SUT1蛋白主要定位在細胞質和細胞膜上。超表達SUT1蛋白CC結構域可激活免疫；SUT1蛋白通過CC結構域互作形成二聚體。蛋白互作和遺傳分析確定SUT1可與TOPP4互作，且二者均可與調節CC類R蛋白活性和成熟的HSP90-SGT1b-RAR1複合體中的兩個成員HSP90和RAR1在蛋白水平和遺傳水平上互作，表明TOPP4和SUT1共同依賴於HSP90-SGT1b-RAR1複合體參與植物免疫。 此外，以35S-TOPP4-GFP/topp4-1恢復株係為材料，通過高通量親和免疫共沉澱法，利用質譜鑑定到TOPP4的潛在調節亞基PP1R3，其抑制TOPP4蛋白磷酸酶活性，PP1R3功能缺失突變體對ABA敏感。酵母雙雜篩選到PP1R3的互作蛋白MYBx，MYBx與TOPP4及PP1R3均互作，且MYBx受到MAPK3/6磷酸化調節。由此推測，TOPP4-PP1R3全酶與MAPK3/6相互拮抗，通過調節MYBx的磷酸化水平參與ABA信號通路。以上這些研究拓展了蛋白磷酸酶TOPP4的功能，揭示了TOPP4在植物抗病和ABA信號通路中的作用模式。 本項目執行期間，在國際刊物上發表 SCI 論文 5篇，中文核心期刊2篇，均已標註本項目基金號。在本項目資助下，共畢業研究生 21 名，其中博士生 8名，碩士生 13 名。期間1名博士留校任教，1名博士轉為師資博士後。項目負責人於2018年被評為教育部“長江學者獎勵計畫”特聘教授。
