蛋白质二硫键异构酶（PDI）通过与细胞骨架相互作用在拟南芥下胚轴向重力性反应中的作用机理研究

Protein disulphide isomerase ( PDI ) changes significantly in protemic analysis whether after clinostation or in microgravity in our previous study, which being demonstrated association to actin microfilaments. Wild type or gravity insensentive Arabidopsis pin3 is going to be used to analyse the expression pattern of AtPDI gene in hypocotyl, and then analyse the growth pattern after changing the growth way of plants or clinostation. AtPDI mutant and overexpression plants are also being analysed to detect the expression pattern of cytoskeleton and growth. The interaction mechanism of cytoskeleton and AtPDI gene in the gravitropism of hypocotyl cells of Arabidopsis thaliana is going to be studied according to this found and application.

本课题组在蛋白质组研究中发现具有结合微丝细胞骨架功能的蛋白质二硫键异构酶（PDI）无论在回转处理还是空间微重力条件下含量都发生了显著变化。本申请拟通过对拟南芥野生型与重力不敏感突变体pin3，在改变重力的条件下对下胚轴部位AtPDI基因的转录水平变化方式进行研究。并对相关AtPDI基因缺失和过表达植株在正常和改变重力情况下进行细胞骨架排列方式分析。了解并初步阐明AtPDI基因和细胞骨架在植物下胚轴感重细胞向重力性反应中的相互作用基理，为进一步揭示植物向重力性反应的作用机制打下基础。

蛋白质二硫键异构酶（Protein Disulphide Isomerase，PDI，EC5.3.4.1）是一类在内质网中起作用的巯基二硫键氧化还原酶，能够催化蛋白质分子内二硫键的形成，参与了多种蛋白质和酶蛋白的折叠、组装及翻译后调控等过程。PDI 蛋白不但有分子伴侣、内质网钙离子结合蛋白等功能，还具有细胞骨架结合的功能。最近的研究表明PDI参与植物对多种环境因子的响应，但是，对（微）重力信号的响应还未见报道。本项目通过对重力敏感的拟南芥下胚轴为研究对象，利用三维回转仪模拟微重力效应，发现了下胚轴细胞中的微管排列与细胞壁的形态对于重力的响应决定了该组织的发育阶段。PDI在模拟微重力和空间真正微重力条件下的表达变化表明PDI可能 参与了植物对于微重力的响应与适应性过程。总体来说本项目主要取得两方面的研究成果：（1）获得拟南芥下胚轴对重力变化的响应与适应性过程中微管骨架与细胞壁形态变化的细胞学证据。（2）分析了PDI 在拟南芥响应与适应微重力过程中的表达情况，发现PDI2可能是下胚轴特有的响应重力变化的信号分子以及PDI类似蛋白对微重力的响应。发表研究论文2篇（第五标注），1篇（第一标注）已投稿。