油菜MAP激酶途径响应环境胁迫的调控

MAP激酶级联途径在植物响应生物和非生物胁迫的信号传导、激素信号传导、植物发育及分化过程中发挥的重要作用受到人们越来越多地关注。本项目拟以两种抗性不同的油菜品种为研究对象，通过克隆与抗逆有关MAP激酶途径关键酶基因并进行功能研究和对比分析，探讨MAP激酶途径关键酶活性的调节机制；研究MAP激酶途径的作用底物；分析MAP激酶途径与抗氧化保护机制的相关性；揭示MAP激酶途径适应逆境胁迫的调控机理。研究成果能使我们更深入地了解植物MAP激酶信号传导途径在植物响应逆境胁迫以及激素信号传导过程中的作用及机理。

MAP激酶级联途径是真核细胞中将外源信号转变为胞内响应的重要途径之一。植物MAP激酶途径可以被多种生物胁迫和非生物胁迫所激活，同时也参与激素信号以及细胞分裂和发育过程。本项目在国内外研究的基础上，选择具有超强抗寒抗旱能力的陇油6号油菜和具有一般抗寒抗旱能力的油菜品种天油2号作为对比研究材料:1、克隆得到了与抗逆（特别是抗寒）有关的MAP激酶途径关键酶基因BnMKK4、BnMKK2、BnMPK6全长序列并进行了生物信息学分析。实时荧光定量PCR实验结果表明， BnMKK4、BnMKK2、 BnMPK6的转录受低温、高盐等胁迫条件的诱导，与天油2号相比较，陇油6号油菜中上述基因受胁迫诱导的程度更加明显，与陇油6号油菜比天油2号油菜更具抗逆性的生理特性一致。 BnMKK2蛋白的表达同样受到低温、高盐及紫外胁迫的诱导。BnMKK4、BnMKK2在洋葱表皮细胞中瞬时表达研究表明，两种激酶均定位于细胞核。以上研究表明，BnMKK4、BnMKK2、BnMPK6在油菜抗逆境胁迫过程中发挥作用，酶蛋白合成后，被转运至细胞核发挥作用。2、克隆得到了BnMPK6、BnMKK4基因启动子序列，生物信息学分析表明BnMPK6、BnMKK4启动子是强的寒冷、干旱胁迫诱导启动子。BnMKK4基因启动子对低温和盐响应较为显著。通过构建不同长度的BnMKK4基因启动子片段缺失载体，利用洋葱瞬时表达系统分析，推测起主要作用的启动子元件位于-416至-271bp之间。3、研究了MAPKK抑制剂对低温胁迫下两种油菜叶片细胞抗氧化损伤变化的影响，结果表明MAPK参与油菜抗低温胁迫转导途径, 缓解低温胁迫造成的氧化损伤, MAPK对其抗氧化损伤起了一定正调控作用。4、克隆得到了油菜转录因子BnICE1和高速泳动蛋白BnHMGB2全长序列，两种基因的转录均受受低温胁迫的诱导。5、构建了BnICE1基因植物表达载体pBI121-BnICE1，进行了烟草和拟南芥转化研究，为进一步探讨BnICE1转录因子与MAP激酶级联途径之间是否存在调控关系奠定了基础。