擬南芥泛素連接酶SDIR1的功能分析和信號傳導(dǎo)途徑的研究.pdf

1、泛素化途徑在植物逆境和激素相關(guān)的信號傳導(dǎo)中起著重要的作用。目前，逆境脅迫及脫落酸(ABA)信號傳導(dǎo)中泛素化相關(guān)基因功能的研究取得很大進展，這方面的研究對了解植物逆境脅迫和相關(guān)激素的信號通路以及其作用機制具有非常重要的意義。本論文通過生物化學(xué)、分子細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)分析等方法對含環(huán)指蛋白結(jié)構(gòu)域的E3泛素連接酶SDIR1蛋白的生化功能、參與的生理過程及該蛋白在植物逆境脅迫相關(guān)的激素ABA信號途徑中的調(diào)控機制進行了系統(tǒng)的分析及全面的闡述，并對

2、SDIR1作為抗旱基因在基因工程中的應(yīng)用提供了依據(jù)。 通過在洋蔥表皮細胞中瞬時表達GFP-SDIR1融合蛋白進行亞細胞定位以及細胞內(nèi)不同蛋白組分的分離，發(fā)現(xiàn)SDIR1蛋白是一個膜蛋白，定位于細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)上。通過蛋白體外泛素化實驗證明，SDIR1是一個有功能的E3連接酶，進而通過點突變發(fā)現(xiàn)環(huán)指蛋白結(jié)構(gòu)域?qū)3連接酶的活性是必需的。通過對野生型、SDIR1過表達轉(zhuǎn)基因及其T-DNA插入突變體sdir 1植株的比較研究，發(fā)現(xiàn)它們對植

3、物激素和逆境脅迫的反應(yīng)發(fā)生了變化：這三類植物對ABA、鹽、干旱、葡萄糖和乙烯的敏感性發(fā)生改變，同時也改變了ABA和干旱相關(guān)響應(yīng)基因的表達。SDIR1過表達植物與野生型和突變體相比，它對ABA和鹽更敏感，它的種子萌發(fā)生長被抑制；同時，它的水分蒸發(fā)減少，耐干旱能力提高，其主要原因是SDIR1的過表達改變了部分干旱應(yīng)答基因的表達，進而提高了ABA誘導(dǎo)葉片氣孔關(guān)閉的敏感性。遺傳互補實驗表明，AB15，ABF3和ABF4基因可以互補sdir1-1

4、突變體的ABA不敏感的表型，相反，SDIR1卻不可以互補abi5-1突變體；并且在轉(zhuǎn)錄水平上，這三個受ABA誘導(dǎo)的bZIP轉(zhuǎn)錄因子在sdir1-1突變體中均削弱了對ABA的信號的響應(yīng)。由此推斷SDIR1基因作用是在這些受ABA調(diào)控的bZIP基因的上游，是ABA信號傳導(dǎo)的正調(diào)控因子。由于SDIR1是膜蛋白，為了進一步研究它的信號傳導(dǎo)途徑，本實驗選用膜蛋白酵母雙雜交系統(tǒng)，構(gòu)建了擬南芥相應(yīng)的cDNA文庫，篩選出了多個SDIR1的互作蛋白。另外