CPK10基因调控拟南芥响应干旱胁迫的分子机制研究

钙依赖型蛋白激酶（CDPKs或CPKs）是钙信号的重要传递体，拟南芥基因组编码34个CDPKs，其中大部分基因的功能及其参与的信号转导途径仍不清楚。申请人前期研究结果表明，拟南芥CPK10功能缺失突变体表现对干旱显著敏感表型，组织表达分析和气孔开度实验证明CPK10参与了气孔开放与关闭运动过程，这些结果初步表明CPK10通过调节气孔运动参与响应干旱胁迫的信号转导过程。本项目将在前期工作基础上，通过酵母双杂交筛选保卫细胞cDNA文库以及利用串联亲和纯化（TAP）技术寻找CPK10的互作靶蛋白，结合运用遗传学、蛋白质生物化学、细胞生物学等方法与技术，分析研究CPK10在体内参与调控气孔运动的作用，深入探讨拟南芥CPK10蛋白响应干旱信号转导过程的分子机制。此研究为进一步阐明植物的抗旱机制、为利用基因工程手段培育优良的植物抗旱新品种提供理论依据。

拟南芥CPK10参与了干旱胁迫过程中对气孔运动的调节，本课题通过串联亲和纯化（TAP）技术寻找AtCPK10的互作靶蛋白，结合运用生物信息学、蛋白质生物化学、细胞生物学等方法与技术，对AtCPK10参与调控气孔运动的分子机制进行了初步研究。首先通过构建带有双标签（Flag和HA）的pCM1307-Flag-HA-AtCPK10双元表达载体，以农杆菌介导转化拟南芥野生型，筛选获得稳定表达的转基因T3代阳性材料；进而利用TAP技术筛选AtCPK10的互作蛋白，经质谱分析，获得316个蛋白，经生物信息学分析，挑选出9个感兴趣成员。通过RT-PCR方法分析在干旱诱导条件下候选基因转录水平的表达情况，结果显示CPK8、CAT3、HSC70-1受干旱诱导表达量明显增高，推测这些成员可能参与干旱逆境。蛋白质生化及细胞生物学实验证实CPK10和它们之间直接互作的工作正在进行。综合上述结果，本研究为探讨CPK10调节气孔运动的机制奠定了坚实的工作基础。同时对于认识CDPK家族成员之间的关系提供了重要的启示性线索。项目资助发表核心论文1篇，待发表两篇。培养硕士生3名，其中1名已经取得硕士学位，2名在读。项目投入经费22万元，支出19.6858万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费2.3142万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。