擬南芥AtPSL4參與ABA信號通路的機理研究.pdf

1、植物激素脫落酸（abscisic acid，ABA）作為植物體內(nèi)最重要的植物激素之一，參與調(diào)控了植物多種生長和發(fā)育過程，如種子成熟、種子萌發(fā)、幼苗生長、氣孔運動以及開花等。此外，ABA在植物響應(yīng)外界各種環(huán)境脅迫的過程中也扮演著非常重要的角色，被稱為逆境激素。
　　目前最為認(rèn)可的ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路含有三種核心組分：ABA受體PYR/PYL/RCAR蛋白、負(fù)調(diào)控因子2C類蛋白磷酸酶（PP2C）和正調(diào)控因子 SNF1相關(guān)蛋白激酶2（Sn

2、RK2），它們組成一個雙重負(fù)調(diào)控系統(tǒng)來控制ABA信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。本實驗以擬南芥為研究材料，通過用NaCl、甘露醇、ABA等處理超表達(dá)株系、突變體和野生型幼苗來研究AtPSL4的功能。研究結(jié)果和主要結(jié)論如下：
　?。?）通過對GENEVESTIGATOR和Arabidopsis eFP Browser數(shù)據(jù)庫的檢索，結(jié)合本實驗室之前iTRAQ數(shù)據(jù)的結(jié)果，鑒定出潛在的響應(yīng)鹽脅迫的候選基因，并最終選擇了AtPSL4作為研究對象開展下一步實驗。

3、AtPSL4基因編碼一個類葡萄糖苷酶IIβ亞基，其CDS全長包括1944個堿基，編碼一條647個氨基酸的多肽鏈。通過與擬南芥及其他物種比對分析，發(fā)現(xiàn)AtPSL4進(jìn)化非常保守，且無旁系同源基因，其N端存在信號肽和PRKCSH-like結(jié)構(gòu)域，C端存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號和PRKCSH_1結(jié)構(gòu)域。
　　（2）通過萌發(fā)時野生型和AtPSL4超表達(dá)對鹽、甘露醇的響應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)AtPSL4超表達(dá)株系的萌發(fā)速率明顯高于野生型；萌發(fā)后，AtPSL4超

4、表達(dá)株系的幼苗子葉變綠的速度也快于野生型。說明AtPSL4正調(diào)控萌發(fā)和萌發(fā)后幼苗的生長。
　?。?）通過高通量數(shù)據(jù)和qRT-PCR的方法對AtPSL4的表達(dá)模式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)AtPSL4存在一定的組織表達(dá)特異性，其中在根中的表達(dá)量最多，在花中幾乎不表達(dá)；另外， AtPSL4受ABA誘導(dǎo)明顯上調(diào)，而受鹽、甘露醇等的影響較小。
　　（4）通過構(gòu)建PSL4與GFP的融合蛋白載體，進(jìn)行煙草瞬時侵染，發(fā)現(xiàn)PSL4定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。片段缺失

5、實驗表明N端信號信號肽在其定位中發(fā)揮重要功能。
　?。?）利用多效唑作為赤霉素合成的抑制劑，發(fā)現(xiàn)AtPSL4超表達(dá)株系萌發(fā)速度依舊高于野生型。同時，用qRT-PCR檢測了赤霉素合成代謝及響應(yīng)的marker基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)AtPSL4超表達(dá)株系和野生型沒有明顯差別，表明AtPSL4未參與到赤霉素信號通路中，暗示它可能參與了ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。
　?。?）當(dāng)存在ABA時，AtPSL4超表達(dá)株系的萌發(fā)速度高于野生型，且隨著ABA

6、濃度的升高，差異越來越明顯。利用qRT-PCR檢測了ABA信號通路marker基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)ABI3、ABI4、ABI5、RD29A等在AtPSL4超表達(dá)中表達(dá)量明顯下降，而PYL/PYRs、PP2Cs、SnRKs的表達(dá)量未表現(xiàn)差異，說明AtPSL4參與了ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，且可能在SnRKs下游、ABI5上游發(fā)揮功能。
　?。?）利用酵母雙雜實驗檢測了 PSL4與CaM2.1、CaM4.1、CaM6、CaM7的互作情況，發(fā)現(xiàn)