OsDMI3与bip130蛋白互作在ABA诱导的抗氧化防护中的作用分析

It has been shown that Ca2+/calmodulin (CaM)-dependent protein kinase (CCaMK) is required for abscisic acid (ABA)-induced antioxidant defense and for the tolerance of plants to water stress and oxidative stress. However, the mechanisms how CCaMK participates in this process remain to be determined. In this project, based on our previous studies for this project, we intend to identify the interaction between the rice CCaMK OsDMI3 and bip130 and to clarify whether bip130 is the phosphorylated substrate of OsDMI3. Further, we want to elucidate the role of the interaction between OsDMI3 and bip130 in ABA-induced antioxidant defense by using the transgenic rice overexpressing OsDMI3 and bip130 or silenced OsDMI3 and bip130, with the transient gene expression analysis and the transient RNA interference (RNAi) test in rice protoplasts. Finally, we shall evaluate the role of OsDMI3 and bip130 in the tolerance of rice to water stress and oxidative stress. This project is not only helpful to our understanding for the function of CCaMK under stress conditions and the mechanism of ABA signal transduction leading to antioxidant defense, but also has an important significance for improvement of crop stress resistance by using molecular biology manipulation.

Ca2+/CaM依赖型蛋白激酶（CCaMK）已经被证实是脱落酸（ABA）诱导的抗氧化防护信号转导中的一个重要组分，增强植物对水分胁迫、氧化胁迫的耐性。然而，CCaMK在这一过程中的作用机制仍有待阐明。本项目拟在前期工作的基础上，进一步鉴定水稻CCaMK OsDMI3与bip130之间的互作关系，澄清bip130是否为OsDMI3磷酸化底物，进而利用OsDMI3、bip130过表达与基因沉默的转基因水稻并结合水稻原生质体基因瞬时表达与瞬时沉默分析澄清OsDMI3与bip130蛋白互作在ABA诱导的抗氧化防护信号转导中的作用及其信号转导机制，并阐明OsDMI3、bip130在水稻耐旱、耐氧化胁迫中的作用。这一研究的开展不仅有助于人们对植物CCaMK参与ABA信号转导以及植物抗逆反应的作用机制的认识，而且对于人们利用分子生物学手段提高作物的耐逆性具有重要的指导意义。

本项目调查了水稻Ca2+/CaM依赖型蛋白激酶OsDMI3与水稻中一种功能未知的蛋白质bip130蛋白互作在ABA诱导水稻抗氧化防护中的作用及其作用机制，主要研究结果如下：.（1）澄清了bip130是OsDMI3的互作蛋白，参与ABA信号转导，增强水稻对干旱、盐胁迫的耐性，并调节水稻的生长发育与产量；同时也澄清了几个其它的bip130互作蛋白，并进一步发现水稻促分裂原活化蛋白激酶OsMPK1能够磷酸化调节bip130活性。.（2）揭示了一个双负调节途径介导ABA诱导的OsDMI3活化机制，即在在ABA缺乏的条件下，水稻蛋白磷酸酶OsPP45通过直接脱OsDMI3磷酸化而使OsDMI3处于钝化状态，而在ABA存在下，ABA通过诱导NADPH氧化酶OsRbohB/E产生H2O2而抑制OsPP45活性，从而解除OsPP45对OsDMI3活性的抑制，进而导致ABA反应。.（3）阐明了玉米短链脱氢酶/还原酶家族中的一个成员ZmABA2是玉米促分裂原活化蛋白激酶ZmMPK5（水稻OsMPK1的同源物）直接作用的靶，参与ABA的生物合成与功能。.（4）证实了一个非典型性胚胎发生晚期丰富蛋白OsLEA5在ABA诱导的抗氧化防护中起着重要的作用。. 本项目已在国际重要学术刊物如The Plant Cell、Plant Biotechnol J 以及Plant Cell Physiol等刊物上发表论文3篇，另有2篇论文待发表。这些研究结果不仅加深了我们对ABA信号转导机理的认识，而且对于进一步利用分子手段提高农作物的抗逆性具有重要的指导意义。