磷酸酶PP2A调控植物叶片衰老的分子机制研究

Protein phosphatase 2A is an important member of Ser/Thr protein phosphatase family. It is involved in regulating a wide range of biological and developmental processes in plants. Previously, we had proved that PP2A was a new component in BR signal transduction pathway. Our recent study showed PP2A might also involve in leaf senescence process: transgenic plants over-expressing PP2A had an accelerated leaf senescence phenotype whereas PP2A loss-of-function mutants showed delayed leaf senescence. Leaf senescence is a complex process that is controlled by developmental age and also influenced by various internal and external signals. But the mechanism of leaf senescence is not well understood. Here, we proposed to use yeast-two-hybrid and tandem-affinity-purification techniques to identify PP2A interacting proteins that are involved in leaf senescence process, and then study the functions of these PP2A interacting proteins to clarify the mechanisms of PP2A involved in regulating leaf senescence. It will shed light on the mechanism of leaf senescence and also provide evidences for the essential roles of protein phosphorylation in leaf senescence.

植物蛋白磷酸酶PP2A是一种重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，参与调节众多的植物生长和发育过程。前期工作中，我们证实PP2A是油菜素内酯（BR）信号转导的一个新组分。进一步研究发现，PP2A过表达和缺失突变体还表现出与衰老进程相关的表型。过表达植株的叶片衰老提前，缺失突变体的叶片衰老延迟。叶片衰老是一种既受生长发育年龄控制，又受多种内、外因素共同调控的复杂过程。目前，关于叶片衰老机理的认识还很少。因此，我们试图通过酵母双杂交和串联亲和纯化的方法寻找参与衰老调节的PP2A的相互作用蛋白，并通过对相互作用蛋白的功能研究来阐明PP2A参与植物叶片衰老调节的分子机制，为解析植物叶片衰老机理提供重要线索，也为蛋白磷酸化修饰在植物衰老调节中发挥作用提供实验证据。

植物蛋白磷酸酶PP2A是一种重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，参与调节众多的植物生长和发育过程。PP2A全酶由A、B、C三个亚基组成，其中A亚基是支架蛋白，C亚基是催化亚基，B亚基决定底物和亚细胞定位特异性；B亚基又可以进一步细化为B, B’和B’’亚家族。前期工作中，我们证实PP2A是油菜素内酯（BR）信号转导的一个新组分，B’α 和 B’β通过去磷酸化BZR1正调节BR信号转导。在本研究中，我们发现PP2A过表达和缺失突变体还表现出与衰老进程相关的表型。与野生型相比，B’α-OX、B’β-OX过表达植株叶片衰老提前而b’α-kο、b’β-ko和b’αβ缺失突变体叶片衰老延迟，恢复系pB’α::B’α/b’αβ-ko、pB’β::B’β/b’αβ-ko可以部分恢复b’αβ突变体的晚衰表型。衰老相关基因SAG113的表达量在 B’β-OX中升高，而在b’αβ-kο和b’β-ko中降低。为了明确PP2A参与植物叶片衰老的分子机制，我们利用酵母双杂交和免疫共沉淀的方法筛选了PP2A B亚基相互作用蛋白，发现乙烯信号转导组分EIN2与B’α和B’β在酵母中直接相互作用。进一步研究发现，PP2A B’β过表达植株对ACC敏感性降低，b’β缺失突变体对ACC敏感性增强。研究结果表明PP2A可能通过乙烯信号转导途径参与植物叶片衰老调节。叶片衰老是一种既受生长发育年龄控制，又受多种内、外因素共同调控的复杂过程。本研究结果为解析植物叶片衰老机理提供了重要线索，也为蛋白磷酸化修饰在植物衰老调节中发挥作用提供了实验证据。