参与ABA与H2O2信号转导的ZmMPK5靶蛋白的鉴定与功能分析

先前的研究已经显示，玉米叶片中ABA活化的ZmMPK5参与ABA、H2O2诱导的抗氧化防护信号转导。然而，ZmMPK5是怎样调节抗氧化防护的目前尚不清楚。本项目试图利用酵母双杂交文库筛选玉米叶片中与ZmMPK5相互作用的靶蛋白，通过玉米原生质体瞬时表达与瞬时沉默靶蛋白基因分析确定参与ABA、H2O2诱导抗氧化防护的ZmMPK5靶蛋白，同时通过玉米原生质体定点诱变靶蛋白磷酸化位点分析阐明靶蛋白氨基酸磷酸化在ABA、H2O2诱导的抗氧化防护中的作用，进而通过靶蛋白基因沉默的转基因玉米来评估参与ABA、H2O2信号转导的ZmMPK5靶蛋白在玉米抗旱中的作用。这一研究不仅能够拓展人们对ABA诱导植物细胞抗氧化防护的信号转导机理的理解，而且对于利用分子生物学手段提高作物的抗旱性具有重要的指导意义。

本项目调查了玉米促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）ZmMPK5靶蛋白在脱落酸（ABA）诱导的抗氧化防护信号转导中的作用，同时也调查了一些ZmMPK5上下游的信号组分在这一信号转导中的作用。本项目的主要研究结果如下：.（1）利用酵母双杂交、pull-down分析、体外磷酸化分析以及双分子荧光互补分析（BiFC）澄清了两个与ZmMPK5存在相互作用的蛋白：ZmTS2与Zmbzip1。ZmTS2属于一种短链的乙醇脱氢酶/还原酶蛋白，被证实参与ABA生物合成。Zmbzip1是一种bZIP类型转录因子，被澄清能直接结合NADPH氧化酶（rboh）基因ZmrbohD启动子上的ACGT元件，上调ZmrbohD的表达，进而上调抗氧化酶基因表达。.（2）在水稻中，发现Ca2+/CaM依赖型蛋白激酶（CCaMK）OsDMI3参与ABA、H2O2以及水分胁迫应答反应，增强作物对水分胁迫的耐性。玉米中的CCaMK（ZmCCaMK）与水稻OsDMI3具有相似的作用，参与ABA、H2O2以及NO应答反应，且NO作用于ABA/H2O2下游。进一步的研究发现，ABA信号转导中，OsDMI3能够活化OsMPK1（ZmMPK5同源物），由此而导致抗氧化酶基因表达与酶活性的上调。.（3）明确了玉米钙依赖型蛋白激酶（CDPK）ZmCPK11参与ABA诱导的抗氧化防护。在这一信号转导过程中， ZmCPK11能够活化ZmMPK5，从而上调抗氧化酶活性。.（4）澄清了水稻C2H2型锌指蛋白（ZFP）ZFP182是ABA诱导抗氧化防护信号转导中的重要组分，且作用于OsMPK1的下游。.（5）明确了ZmMPK5是ABA与油菜素内酯（BR）诱导抗氧化防护信号转导的共享组分，且BR能够通过诱导NO产生从而调节ABA生物合成。. 本项目已在国际知名学术刊物如Molecular Plant、Journal of Experimental Botany以及Plant and Cell Physiology等刊物上发表论文6篇，另有2-3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。.