擬南芥泛素連接酶SDIR1的功能分析和信號(hào)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(hào)傳導(dǎo)中起著重要的作用。目前，逆境脅迫及脫落酸(ABA)信號(hào)傳導(dǎo)中泛素化相關(guān)基因功能的研究取得很大進(jìn)展，這方面的研究對(duì)了解植物逆境脅迫和相關(guān)激素的信號(hào)通路以及其作用機(jī)制具有非常重要的意義。本論文通過生物化學(xué)、分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)分析等方法對(duì)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(hào)途徑中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析及全面的闡述，并對(duì)

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(xì)胞中瞬時(shí)表達(dá)GFP-SDIR1融合蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位以及細(xì)胞內(nèi)不同蛋白組分的分離，發(fā)現(xiàn)SDIR1蛋白是一個(gè)膜蛋白，定位于細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)上。通過蛋白體外泛素化實(shí)驗(yàn)證明，SDIR1是一個(gè)有功能的E3連接酶，進(jìn)而通過點(diǎn)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(duì)野生型、SDIR1過表達(dá)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(duì)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(duì)ABA、鹽、干旱、葡萄糖和乙烯的敏感性發(fā)生改變，同時(shí)也改變了ABA和干旱相關(guān)響應(yīng)基因的表達(dá)。SDIR1過表達(dá)植物與野生型和突變體相比，它對(duì)ABA和鹽更敏感，它的種子萌發(fā)生長(zhǎng)被抑制；同時(shí)，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(dá)改變了部分干旱應(yīng)答基因的表達(dá)，進(jìn)而提高了ABA誘導(dǎo)葉片氣孔關(guān)閉的敏感性。遺傳互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明，AB15，ABF3和ABF4基因可以互補(bǔ)sdir1-1

4、突變體的ABA不敏感的表型，相反，SDIR1卻不可以互補(bǔ)abi5-1突變體；并且在轉(zhuǎn)錄水平上，這三個(gè)受ABA誘導(dǎo)的bZIP轉(zhuǎn)錄因子在sdir1-1突變體中均削弱了對(duì)ABA的信號(hào)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(hào)傳導(dǎo)的正調(diào)控因子。由于SDIR1是膜蛋白，為了進(jìn)一步研究它的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，本實(shí)驗(yàn)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(gè)SDIR1的互作蛋白。另外