植物逆境激素特异转运体的分子基础及相关调控途径研究

逆境激素对植物的生存是至关重要，既是生长发育的调节物，也是防御反应的信号分子。植物逆境激素如何被转运一直受到人们的关注，何种转运体分子介导运输逆境激素，迄今为止，仍不清楚，其转运调控途径更是一片空白。本实验室在研究植物次生代谢产物转运体的基础上，偶而发现了转运弱酸类激素的新迹象，本项目在此基础上力求鉴定出弱酸类激素：ABA、SA的特异转运体分子，进一步分离互作修饰分子、探索重组转运调节途径。成功地鉴定和解析这类逆境激素的转运体及调节途径，将加深了解激素感应逆境刺激和调节生长发育的分子机制，同时，也为次生代谢产物的转运和调控研究提供可以借鉴的模式，具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

逆境激素对植物的生存是至关重要，既是生长发育的调节物，也是防御反应的信号分子。植物逆境激素如何被转运一直受到人们的关注，何种转运体分子介导运输逆境激素，迄今为止，仍不很清楚。 本课题系统研究了拟南芥DTX（AtDTX）转运体家族，克隆了这一家族的所有56个成员，验证了其中11个成员的功能，发现了AtDTX转运阴离子的新功能，尝试分离了部分AtDTX转运体的调节互作因子，初步建立了部分AtDTX转运体的阴离子感应和调节途径，有两篇论文正在整理准备发表，申请了一项国家发明专利，获得AtDTXs相关26个基因的植物纯合突变体，通过筛选不同逆境条件下突变体的反应，鉴定到一个对植物激素ABA敏感的突变株atdtx50，并对这一基因进行了较为深入的研究，圆满完成了本课题的既定任务，现将工作总结如下：.   鉴定AtDTX家族T-DNA插入，获得了atdtx50纯合突变体，在正常生长条件下比野生型生长缓慢，叶片发黄，植株矮小，果荚提前开裂等，幼苗atdtx50对ABA和UV敏感，同时表现出超强的抗干旱特性；AtDTX50基因的转录水平在正常条件下表达相对较少，当受到紫外或者其它逆境胁迫时，表达明显增加，集中在微管组织和保卫细胞。AtDTX50-GFP融合蛋白的亚细胞定位被ABA诱导，定位在细胞质膜上。atdtx50气孔导度和水分蒸腾速率降低，叶片中积累高含量的ABA，在不同细胞系统中利用酶联免疫和3H标记ABA检测AtDTX50转运ABA发现，表达了AtDTX50的KAM3菌株, 释放ABA的能力更强，atdtx50原生质体能够积累更多的3H-ABA，外运能力明显低于野生型，在非洲爪蟾卵母细胞中也获得了类似的结果，表明AtDTX50是一个ABA快速外向转运体。更重要的是，本课题不仅系统研究了AtDTX50的功能，对相关的同源基因也进行了较为深入的分析，已基本确认了这一家族为一个全新的阴离子通道家族，每个成员的转运底物存在普遍性而各有特异性，获得了参与CO2信号途径调控的分子及相关的调控分子；发现了可以转运不同阴离子的AtDTXs，其突变体表型与细胞的膨压和籽粒的营养积累等有关，随着对这一领域的深入研究，会揭示越来越多与阴离子运输有关的基础生理过程。