玉米植株中酪氨酸蛋白磷酸酶參與干旱脅迫信息傳遞的研究.pdf

1、長期的進化使植物演化出一套對環(huán)境脅迫感知和反應(yīng)的能力，這種感知和反應(yīng)的根本基礎(chǔ)就是植物的逆境信號傳遞，而信息傳遞的核心機制又在于由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的可逆蛋白磷酸化過程。酪氨酸蛋白磷酸酶(ProteinTyrosinePhosphatase，PTPase)是一類特殊的蛋白磷酸酶，在動物細胞生命活動的各個方面都起著非常重要的作用。但是，在植物細胞中直到最近一些年才發(fā)現(xiàn)PTPase家族的存在，并且對該家族中大部分成員的功能幾乎沒有任何

2、了解。最近，本實驗室從玉米植物中首次純化得到可被還原劑抑制的PTPase成員，即ZmRIDP1。本研究就是在以前工作的基礎(chǔ)上，深入揭示ZmRIDP1的具體功能，特別是剖析ZmRIDP1在植物逆境信息傳遞中可能的作用機制。 本研究構(gòu)建了ZmRIDP1基因的RNAi和超表達轉(zhuǎn)化載體，用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將兩個載體分別導(dǎo)入玉米幼胚或愈傷組織，經(jīng)過組織培養(yǎng)和大量的抗性篩選，獲得再生植株。經(jīng)檢測，載體已經(jīng)成功地導(dǎo)入玉米。從玉米葉片中提取RN

3、A，用RT-PCR的方法證明，在RNAi載體轉(zhuǎn)化植株中，ZmRIDP1基因被成功抑制；而在超表達載體轉(zhuǎn)化植株中，ZmRIDP1基因表達增強。而且，該基因還調(diào)控了玉米中VP14、AO-1、P5CR、AOX2、CC4、CC9等一系列干旱應(yīng)答基因的表達。AtNCED3基因是擬南芥葉片和種子中ABA(abscisicacid)合成的關(guān)鍵酶。為深入了解ZmRIDP1基因?qū)tNCED3基因的調(diào)控作用，實驗還構(gòu)建了35S啟動子驅(qū)動的ZmRIDP1瞬

4、時表達載體和擬南芥AtNCED3啟動子驅(qū)動的GFP瞬時表達載體，用基因槍轟擊的方法將兩個載體同時打入玉米葉片，使其在表皮細胞表達，熒光顯微鏡下觀察，熒光點數(shù)多于對照，熒光強度高于對照。這有力地證明了ZmRIDP1可以促進AtNCED3基因的表達，從而為ZmRIDP1基因調(diào)控ABA的合成找到了有力的證據(jù)。 本研究證明了ZmRIDP1參與了玉米干旱脅迫信息傳遞，調(diào)控了一系列干旱應(yīng)答基因的表達，而且用瞬時表達的方法證明了該基因還可以調(diào)

5、控AtNCED3的表達。AtNCED3為ABA生物合成的關(guān)鍵酶，因此ZmRIDP1可能在ABA信號的產(chǎn)生中起著關(guān)鍵作用。由于ABA不僅可以作為細胞信號同時還可以作為系統(tǒng)逆境信號，在植物抗逆性特別是抗旱中起著關(guān)鍵的作用。因此，揭示ABA信號起源的機制或者說研究干旱誘導(dǎo)ABA積累的機制是整個植物抗旱理論研究中最重要的問題之一。本研究不僅揭示了ZmRIDP1的功能，而且還首次揭示了ABA信號起源可能的機制。因此該研究對深入揭示植物逆境信息傳遞