新型阴离子通道家族DTX参与调控植物细胞渗透势的分子机理

Osmosis is an essential aspect in biological systems, as biological membranes are semipermeable. Therefore, osmotic potential/turgor pressure based on the spontaneous movement of water molecules play important roles in maintaining cell morphology and keeping cells alive. However, osmotic regulation is poorly understood in higher plant due to the complex regulation interactions among different levels including organs, tissues and cells. Our previous work identified T-DNA knock-out mutants in the DTX family, and discovered that two putative vacuole-localized DTX members are involved in osmosis regulation, meanwhile, they showed activities of anion channels. Based on these findings, this current project is going to further analyze the mutant phenotypes related to osmosis, the anion channel activities, their detailed localizations, and hopefully to uncover the molecular mechanism of these two proteins played in osmotic regulation. This will surely further help our understanding towards osmosis, the basic aspect of life.

渗透现象是所有生命系统的一种基本现象，由此引起的渗透势及膜内外的压力变化对维持细胞的形态和基本生理功能等起着至关重要的作用。然而，迄今为止，高等植物细胞渗透势调控的分子机制还不十分清楚，人们对这一基础科学问题的理解也非常有限。本实验室前期的研究工作通过筛选、分析拟南芥DTX家族成员的突变体，发现其中有些突变体的表型与细胞渗透势的维持有关；初步结果发现相关基因定位于液泡膜上，具有转运阴离子的活性。本项目将以此为切入点，利用分子生物学、细胞生物学、生物化学、以及本实验室专长的电生理学等方法，深入分析DTX家族成员参与调控渗透势的相关生理功能，详细解析它们的亚细胞定位和表达模式，研究它们介导的阴离子通道特性，如：离子选择性及门控特性，进一步解析它们参与调控植物细胞渗透势的分子机理，为深入理解渗透这一基本生命现象的调控本质提供新的思路和知识。

渗透现象是所有生物体膜结构中存在的基本现象，由此引起的渗透势及膜内外的压力变化对维持细胞的形态、应激反应和基本生理功能等起着重要作用。科学家对高等植物细胞渗透势调控的分子机制的理解也是非常有限的。本项目按照计划筛选拟南芥DTX家族成员突变体，确定与细胞渗透式维持相关的突变体表型，并深入分析了其基因功能，发现该基因定位于细胞液泡膜上，并系统的解析它们的亚细胞定位和表达模式。随后在体外的电生理实验室显示，该蛋白具有氯离子外排的转运活性，深入分析了该转运体的离子选择性和门控特性，发现该蛋白的转运活性具有氯离子浓度依赖性。利用膜片钳技术检测了过表达DTX33和DTX35蛋白的转基因烟草，发现烟草细胞具有较大的氯离子外排电流活性。分析dtx33/dtx35双突变体发现，双突变体根毛较野生型短且更耐干旱。进一步解析了dtx33/dtx35参与调控植物细胞渗透势的分子机理，为深入理解渗透这一基本生命现象的调控本质提供新的思路和知识。