WAR1蛋白在植物囊泡运输介导的生长素极性运输中的作用机理

我们利用EMS诱变DR5rev:GFP转基因拟南芥的种子，筛选弱生长素反应同时短根的突变体（Weak Auxin Response Mutants)。 通过图位克隆，我们定位了其中两个基因，WAR1和WAR3。 它们分别编码DUF647家族的两个蛋白，通过荧光标记被定位在植物细胞的质体上。我们的结果表明它们的功能是通过维持正常的囊泡运输来调控生长素运输蛋白在膜质之间的循环，从而维持生长素的极性运输。同时也发现WAR1和WAR3介导了植物对光照强度的反应。由于质体蛋白调控细胞囊泡运输是一个新的研究方向，本研究希望利用酵母双杂，免疫共沉淀和质谱分析解析其蛋白复合体的成分；利用GC-MS分析突变体的膜脂成分的变化，以确定它可能的酶活底物；进一步解析WAR1和WAR3的分子功能以及它们在囊泡运输中的具体机制。由于生长素极性运输以及光在植物发育中的重要作用，因此该研究在农业生产上具有潜在的应用前景。

植物个体的生长发育取决于植物个体的物质代谢，能量代谢和信号转导的协同作用， 而植物激素生长素则在这个协同作用起着决定的作用。我们利用EMS诱变DR5rev:GFP转基因拟南芥的种子，筛选弱生长素反应同时短根的突变体（Weak Auxin Response Mutants)。 通过图位克隆，我们定位了其中两个基因，WXR1和WXR3。早先的研究结果表明： 它们分别编码DUF647家族的两个蛋白，通过荧光标记被定位在植物细胞的质体上，维持着生长素极性运输。通过我们这个课题的研究，我们逐渐发现WXR1和WXR3介导了植物叶绿体中昼夜节律调控的淀粉重利用；从而为植物细胞提供充分能量分子。在突变体中，淀粉在叶绿体中的积累较野生型明显，而且淀粉昼夜节律的变化减弱，造成植物根尖分生组织短小，维持根尖分生组织的活性氧信号分子匮乏，生长被阻滞。进一步研究表明，能量代谢的紊乱导致突变体内囊泡运输不足以维持生长素运输蛋白在膜质之间的循环，较多的膜脂分子和生长素运输蛋白PIN2被运送到液泡中降解，从而减弱生长素的极性运输。在实验中我们同时也发现， DUF647家族中起重要作用的是WXR1和WXR3，其他成员的单突变体以及多重突变，未发现明显生长缺陷；通过泛素互补酵母双杂系统，初步鉴定WXR1,WXR3,RUS5,RUS6可以形成弱或者强的相互作用，而RUS3，RUS5本身可以形成强的相互作用，从而为将来进一步解析DUF647家族蛋白功能打下基础。