水稻糖信号感知受体己糖激酶7的分子鉴定及其生理功能研究

As a kind of glucose sensor, plant hexokinases had attracted attention especially in revealing the role mechanism of sugar signal transduction on the growth and development in molecular level. The exploration of rice hexokinase (OsHXK) as a sugar signal sensor to regulate its growth and development has the theoretical and practical significance especially for cognizing new mechanism of growth and development and breeding new varieties. Basing on the former research about the role molecular mechanism of sugar signal on the growth and development in rice, this study mainly focus on establishing the identify system of OsHXK as a sugar signal sensor with the biochemistry and fluorescence spectrum method to check the sense degree and sites of OsHXK7 for sugar signal; The distinctive target protein interacted with OsHXK7 will be identified using the strategy of co-immunoprecipitation （Co-IP） combined with yeast two hybrid technique, and the interaction characteristics and pattern between the m will also be clarified; Otherwise, the physiological functions of OsHXK7 acting on the growth and development in rice will be completely proven with the methods of RNAi-transgenosis and overexpression with T-DNA insertion mutants of OsHXK7. Consequently, the molecular mechanism of sugar signal sensor-OsHXK7 acted on the growth and development of rice will be clarified in this study.

植物己糖激酶作为糖信号的感知受体引起广泛关注，且已成为揭示植物糖信号转导及其对生长发育作用分子机制的重要核心因子。水稻己糖激酶（OsHXKs）作为糖信号受体对于生长发育作用分子机理探索，对于认识水稻糖信号介导的生长发育新机制拥有重要的理论与实际意义。本项研究立足于以往关于水稻糖信号作用分子机制研究的理论基础与积累，利用生化与荧光发射光谱等技术方法，建立己糖激酶作为信号受体的生化与分子生物学鉴定体系，并检验糖信号感知候选受体OsHXK7对糖信号的感应程度及其特异感知位点；以免疫共沉淀（CO-IP）结合酵母双杂交验证的策略，筛选克隆与OsHXK7特异互作靶蛋白及其编码基因，并鉴定两者互作基本性质与方式；应用RNAi转化和过表达回补T-DNA插入突变体等技术方法，验证OsHXK7对水稻生长发育的生理功能，阐明水稻生长发育过程中糖信号感知受体OsHXK7作用的分子机制。

植物己糖激酶作为糖信号的感知受体引起广泛关注，且已成为揭示植物糖信号转导及其对生长发育作用分子机制的重要核心因子。本项研究针对水稻己糖激酶7（OsHXK7）作为糖信号受体对于生长发育作用分子机理进行了系统性研究，获得的重要的研究成果与进展，对于认识水稻糖信号介导的生长发育新机制具有重要的理论与实际意义。.本项研究立足于以往关于水稻糖信号作用分子机制研究的理论基础与积累，在建立水稻糖信号感知受体的生化与荧光光谱学鉴定体系，并获得水稻糖信号感知新受体OsHXK7的基础上，通过生化与光谱学的技术与手段，首次证实了OsHXK7与葡萄糖结合后构象发生改变，参与糖信号与光信号，从而调控水稻的生长发育。利用转基因等技术手段，首次证实，水稻胞内的葡萄糖可以作为一个潜在的第二信使传递植物细胞外的刺激进而引起植物细胞的生理反应。针对水稻生长发育过程中OsHXK7作用的分子机制这一核心问题，利用异源鉴定体系进一步鉴定了葡萄糖信号感知受体OsHXK7的基础上，研究发现OsHXK7参与了水稻早期不定根和侧根的发育，并且与生长素信号存在某种联系，影响水稻幼苗根的形态建成。通过Co-IP技术高通量筛选并结合荧光素酶互补成像（LCI）技术验证，首次证实了OsAGAP与OsHXK7间存在着相互作用。进一步研究证实，在水稻根系发育中高表达的OsAGAP与OsHXK7，两者共同调控水稻根系发育；OsAGAP对水稻根系生长发育的调控作用受糖信号所诱导，且这一诱导是由OsHXK7所介导的。从而建立了水稻根系发育过程中糖信号与激素信号通路之间以OsHXK7和OsAGAP为关键节点的生理联系。为阐明水稻生长发育过程中糖信号感知受体OsHXK7作用的分子机制奠定了重要的理论基础。.本研究课题超额完成任务指标。在SCI收录的学术期刊上发表论文3篇（其中1篇在投稿状态中），相关研究结果发表国家发明专利1项；课题执行期间，共培养博士研究生8名和硕士研究生2名，其中共有毕业博士生6人和硕士生1人，获得博士学位者4人和硕士学位者1人。