苹果mRNA结合蛋白MhRBPs调控干旱和脱落酸信号转导的功能

Stress resistance of apple rootstock is critical to apple's high quality and efficient production and healthy development of the apple industry. Abscisic acid （ABA） is very important in plant growth and stress responses. We screened a novel component, mRNA binding protein, of ABA signaling pathway in arabidopsis thaliana, and there is no report on this kind of protein in plant growth and development and stress responses. In this study, we will study the functions of these novel mRNA binding proteins (named as MhRBPs) in plant development and drought response in apple rootstock M. Hupehensis Rehd. We plan to perform gene cloning and bioinformatics analysis, detection MhRBPs gene expression patterns and subcellular localization in apple. Using apple homologous and heterologous transformation system to obtain genetic materials with MhRBPs different expression levels, and then we will investigated MhRBPs’s role in plant development and stress response in the presence and absence of ABA and drought will be examined in detail. We will identify interacting partners of MhRBPs by protein-protein interaction experiments and RIP techniques, to elucidate the molecular mechanisms the MhRBPs played in plant development, drought response and ABA signaling. This study will help the understanding of drought resistance of apple rootstocks, and will shed light on the molecular mechanisms of plant stress resistance, and will have potential benefits for apple drought-resistant rootstock breeding.

苹果砧木抗旱性对苹果优质高效生产和苹果产业健康发展至关重要。脱落酸（ABA）在植物生长发育和响应干旱胁迫中非常重要。前期在拟南芥中筛选到ABA信号转导的新组分，一类mRNA结合蛋白，目前对这类蛋白在植物生长发育和逆境适应方面研究尚无报道。本项目拟以苹果砧木‘平邑甜茶’为试材，对此类蛋白的苹果同源物（暂命名为MhRBPs）进行基因克隆和生物信息学分析，检测MhRBPs基因的时空表达模式和亚细胞定位。利用苹果同源和异源转化系统获得MhRBPs不同表达水平的遗传材料，比较这些遗传材料在ABA和干旱胁迫下的表型，以及植物抗逆重要基因的表达水平。利用多种蛋白互作验证和RIP技术获得MhRBPs互作基因/蛋白，揭示MhRBPs调控植物抗旱性和响应ABA的生物学功能和分子机理。本项目的开展将为深入理解果树砧木抗旱性和植物抗性机制提供理论依据，并对抗旱砧木育种工作具有潜在价值。

苹果砧木抗旱性对苹果优质高效生产和苹果产业健康发展至关重要，前期研究在拟南芥中筛选到ABA信号通路新组分，一类mRNA结合蛋白（RBPs），但其在苹果属植物逆境应答响应的功能和分子机制尚不清楚。本研究在系统鉴定苹果属植物‘平邑甜茶’RBPs的基础上，对其中MhRBP7基因序列特征、组织特异性表达，生理功能和作用机制进行了研究。. 结果表明：MhRBPs蛋白属于RRM（RNA recognition motif domain）超蛋白家族，其启动子区含有ABA响应元件，暗示其具有ABA应答响应的功能。利用苹果同源和拟南芥异源转化系统获得MhRBP7不同表达水平的遗传材料，干旱处理下，功能缺失突变体呈现较强的抗旱性，而过表达植株对干旱胁迫更敏感，MhRBP7是植物响应干旱胁迫的重要负调控因子。研究还发现MhRBP7也是植物响应盐胁迫的重要调节因子。干旱胁迫下，MhRBP7调节植物体内活性氧含量，以及抗氧化防御系统CAT、SOD和POD等保护酶的活性，因而影响了细胞内ROS代谢。此外，我们阐明MhRBP7也可以通过ABA依赖途径响应环境胁迫，MhRBP7调节脱落酸生物合成及信号转导功能基因的表达水平，多种蛋白互作方法证明MhRBP7与两个PP2C家族蛋白ABI2和AHG存在互作关系，拟南芥中RBPs与ABI2也存在蛋白相互作用。. 综上所述，MhRBP7可能通过调节植物体内活性氧产生与清除系统、脱落酸生物合成及信号转导途径两种分子作用机制来实现调控植物对脱落酸、干旱、盐及其它逆境胁迫的响应。研究成果为深入理解果树砧木抗旱性和植物抗性机制提供新的理论依据，为苹果抗逆性苗木育种奠定良好的科研基础。