盐胁迫下黄瓜SAMs蛋白的表达定位与功能分析

S-adenosylmethionine synthase (SAMs) is an important protein that involved in plant stress responses by proteomics studies. Early reports and our previous study showed that SAMs was induced significantly by salt stress, but its detailed function on salt tolerance is unclear. In this study, in order to control the growing environment in the rhizosphere accurately, we will use the nutrient solution cultivation with the normal nutrient solution and salt stress treatment on cucumber seedlings. We will analyze the expression of SAMs gene and protein characteristics by fluorescence quantitative PCR and Western blot technology. Intracellular and tissue of SAMs protein localization will be analyzed by fluorescent immunohistochemistry and protoplast transformation and colloidal gold technical, separation and identification of interacting proteins with the SAMs by using the co-immunoprecipitation and mass spectrometry. Meanwhile we will analyze the associated interaction network, in order to explore the regulation of SAMs on salt stress responses. We will obtain transgenic lines to verify the functions of SAMs under salt stress by building over-expression and anti-sense vector, and further to reveal the mechanisms of SAMs protein on salt tolerance. Our results are beneficial for enriching plant stress physiology theory, and have important practical significance on cucumber cultivation of quality and efficient and resistance breeding.

S-腺苷甲硫氨酸合酶(SAMs)是植物蛋白质组学研究中发现的一个参与众多胁迫响应的重要蛋白。前人及我们前期研究表明，黄瓜SAMs蛋白具有强烈的盐诱导特性，但其具体的功能仍不清楚。本研究准确控制根际生长环境，通过正常营养液和盐胁迫处理黄瓜幼苗，运用荧光定量PCR和蛋白免疫印迹技术分析盐胁迫下黄瓜SAMs基因和蛋白的表达特性；利用荧光免疫组化、原生质体转化和免疫胶体金技术分析SAMs蛋白在组织中和细胞内精确定位；采用免疫共沉淀技术、结合质谱技术分离鉴定与SAMs相互作用的蛋白，并进行互作网络关联分析，探讨黄瓜SAMs在响应盐胁迫中的调控作用；通过构建过表达和反义载体，获得转基因株系，对SAMs的耐盐功能进行验证，进而揭示SAMs蛋白在植物耐盐性中的作用机制。研究结果可丰富植物逆境生理理论，对设施作物抗逆促长优质高效栽培和抗性品种选育均具有重要的实际意义。

S-腺苷甲硫氨酸合酶(SAMs)是植物蛋白质组学研究中发现的一个参与众多胁迫响应的重要蛋白。前人及我们前期研究表明，黄瓜SAMs蛋白具有强烈的盐诱导特性，但其具体的功能仍不清楚。本研究以设施主栽作物黄瓜为试验材料，采用营养液栽培方式，准确控制根际生长环境，运用荧光定量PCR和蛋白免疫印迹技术分析盐胁迫下黄瓜SAMs基因和蛋白的表达特性；利用荧光免疫组化、原生质体转化和免疫胶体金技术分析其在组织中和细胞内精确定位；采用免疫共沉淀技术、结合质谱技术分离鉴定与SAMs相互作用的蛋白，探讨黄瓜SAMs在响应盐胁迫中的调控作用；通过构建过表达和基因沉默载体，获得烟草转黄瓜CsSAMS基因株系，对SAMs的耐盐功能进行验证，进而揭示了SAMs蛋白在植物耐盐性中的作用机制。. 经过4年的实验研究，顺利完成项目计划书的各项研究任务和目标，取得了积极有效的进展，主要研究结果如下：（1）黄瓜CsSAMS基因不仅能响应盐胁迫诱导，而且受干旱、高温、低温以及多种激素的调控，说明CsSAMS基因属于胁迫诱导型基因。（2）通过构建CsSAMS基因抑制表达载体，并克隆其启动子，通过转基因方法成功获得含CsSAMS基因启动子的阳性转基因烟草植株，证明CsSAMS基因属胁迫诱导型基因，并发现该基因的表达受植株发育阶段的调控。（3）通过GUS组织化学染色实验，证明CsSAMS基因在黄瓜根、茎、叶部位均有表达，说明CsSAMS基因不属于组织特异性基因。（4）开展黄瓜CsSAMS互作蛋白筛选、定位及其启动子互作实验，结果表明CsGT-3b能特异性的结合GT-1元件，激活报告基因表达。亚细胞定位显示CsSAMs蛋白主要定位于细胞质中而CsGT-3b蛋白定位于细胞核内，表明盐胁迫诱导CsGT-3b蛋白与CsSAMs启动子内的GT-1元件的结合，调控了CsSAMs基因的表达。这些研究结果对丰富植物逆境生理理论具有重要意义，对设施作物抗逆促长优质高效栽培和抗性品种选育均具有重要的学术价值。. 研究结果共发表标注项目资助的SCI论文33篇，培养研究生5名。