茉莉酸调控拟南芥PIN2蛋白细胞内循环与降解的分子机制研究

生长素极性输出是由极性定位于质膜上的PIN (PIN formed)介导完成，在植物生长发育中起重要调控作用。我们已经证实茉莉酸调节PIN2的内吞和在细胞质膜上的积累，特别是在asa1-1突变体中，茉莉酸可以显著促进PIN2蛋白的降解。目前，生长素极性运输的研究是植物生物学研究领域的热点，但是关于PINs蛋白在胞内运输和蛋白降解的分子机制仍不甚了解。基于我们发现：在asa1-1突变体中，外源茉莉酸处理可以非常严重地抑制侧根的形成，我们进行了asa1-1抑制子（soa）的正向遗传学筛选。其中，soa563突变体在10 μM 茉莉酸甲酯（MeJA）上呈现恢复的侧根形成表型，重要的是MeJA诱导的定位于细胞质膜上的PIN2:GFP融合蛋白水平的下降被抑制。本申请项目将从soa563突变体入手，研究茉莉酸调控PIN2蛋白在细胞质膜和细胞内动态变化的分子机制。

我们前期工作证实，茉莉酸通过调节生长素转运蛋白(PIN2)的丰度及生长素合成(ASA1)，调控拟南芥侧根的起始。为了进一步了解茉莉酸调控侧根发育的作用机制，我们进行了asa1-1抑制子（suppressor of asa1-1, soa）的正向遗传学筛选，鉴定到soa563突变体。soa563突变体在10 µM 茉莉酸甲酯（MeJA）上呈现恢复的侧根形成表型，重要的是MeJA诱导的定位于细胞质膜上的PIN2:GFP融合蛋白水平的下降被抑制。图位克隆及遗传互补实验，证实该突变体是由亲环素蛋白(Cyclophilin x, CYPx)的突变引起的。通过酵母双杂交筛选拟南芥cDNA 文库，我们筛选到CYPx的互作蛋白CIP1(Cyclophilin interacting protein 1)。茉莉酸可能通过CYPx与CIP1 的互作，影响CIP1的空间结构，进而影响茉莉酸的信号转导过程，并调控PIN蛋白在细胞内循环和降解及侧根起始。本项目通过运用遗传学、生物化学及细胞生物学等研究手段，深入解析了茉莉酸通过与生长素互作，调控生长素转运蛋白PIN2降解并影响侧根起始的分子机制。