植物同逆境胁迫相关核受体的克隆及功能验证

胞内钙离子作为第二信使，参与植物对干旱，高温和土地的盐碱化等各种逆境胁迫的相应，并通过一系列的信号级联反应，激活抗逆基因的表达。然而，细胞内是否存在同动物类固醇激素受体等类似的核受体系统，成为探讨植物响应高温、干旱及病虫害等信号分子机制的另一根本性问题。申请人立足已建立的利用动物细胞克隆植物钙受体基因的研究体系与前期工作积累；并借鉴Ghosh实验室2004年发表在Science的利用Transactivator Trap技术筛选动物神经元中受钙信号激活的转录调控元件的技术体系；建立了筛选植物核受体基因的动物表达体系，高通量筛选同植物逆境胁迫相关的核受体基因，特别是寻找新的可能存在的植物激素受体。进一步利用转基因技术鉴定其在植物中的生理功能。这些探索性的研究将对认识植物逆境适应与生长发育中核受体信号转导作用的分子机制提供重要的理论基础。

植物是一种固着型生物。面对各种生物和非生物胁迫等外界环境，植物会通过接受、感应并快速地作出相应的反应以适应不利的外界环境。大量研究表明，胞内钙离子作为第二信使，参与植物对干旱，高温和盐碱化等各种逆境胁迫的相应，并通过一系列的信号级联反应，激活抗逆基因的表达。目前已知的植物细胞内感受钙离子信号的蛋白元件有三大类：钙调素、钙依赖蛋白激酶类蛋白以及钙调神经磷酸酶B类似蛋白。它们结合钙离子后，引起蛋白构象改变，从而激活该蛋白的功能，并与下游靶蛋白相互作用组成多条信号系统，参与植物应对外界各种逆境信号及生长发育的调控过程。然而，植物细胞内是否存在直接受胞内钙离子激活的转录因子，类似于动物细胞内核受体系统，直接调控基因的转录表达是一个值得探索的科学问题。本项研究借鉴Ghosh实验室筛选动物神经元中受钙信号激活的转录调控元件的技术体系，建立了筛选植物体内受钙激活的核受体基因的动物表达系统；利用Transactivator Trap技术体系构建了拟南芥cDNA文库；通过EGF（动物表皮生长因子）刺激激活胞内钙离子增加，并经高通量筛选获得了相关核受体基因；利用动物表达体系及药物处理分析了该核受体在动物细胞中作用机制；购买了该核受体基因的拟南芥突变体，通过转基因技术，初步研究了该核受体基因参与调控植物耐逆反应的作用机制及其生物学功能。通过本项目的执行，将为植物耐逆相关研究及钙离子信号转导的新机制提供一条新的思路。