拟南芥PPR蛋白SOAR1调控种子萌发的机制研究

To investigate the mechanism of ABA receptor ABAR mediating ABA signaling in Arabidopsis, we used forward genetical method to screen suppressors of ABAR-overexpressors from the population of the ABAR-overexpression lines and got a mutant named soar1-1D. SOAR1 is a cytosol-nucleus dual-localized pentatricopeptide repeat (PPR) protein, which regualtes seed germiantion and seedling growth and funcions downstream of ABAR and upstream of ABI5. Previous evidence shows that GA and ABA could affect seed germination.So we explore the function of SOAR1 in GA signaling and find it participate in GA signal transduction. How does SOAR1 affect seed germination by regulating ABA and GA signal transduction? Combined the known evidence, which is from the results of Yeast Two Hybrid and RNA sequencing, we plan to illustrate the function of SOAR1 mediating ABA and GA signaling during seed germination. These results will be helpful to elucidate the versitile functions of PPR proteins and make a new guide for the research of hormonal crosstalk.

我们在对拟南芥脱落酸受体ABAR的研究中，利用正向遗传学技术，筛选到了ABAR抑制子突变体soar1-1D，分子检测表明SOAR1编码一个PPR蛋白。进一步证据表明SOAR1是细胞质和细胞核中双重定位，并且是作用于ABAR下游、ABI5上游、参与ABA信号调控的种子萌发和幼苗生长过程的核心负调节子。赤霉素和脱落酸拮抗作用会影响种子萌发，因此我们初步研究SOAR1在赤霉素上的表型，发现SOAR1参与了赤霉素信号转导。那么SOAR1是如何调控两种激素信号转导过程，进而影响种子萌发？结合我们目前初步的研究进展，即一是酵母双杂交筛选得到SOAR1互作分子DELLA蛋白，二是通过SOAR1突变体转录本测序获得的两种激素信号转导重要调节子转录水平变化的证据，我们拟通过本项目的研究方案，揭示SOAR1在两种激素信号所调控的种子萌发过程中的作用。

SOAR1是拟南芥中一个在细胞质和细胞核中双重定位的三角形五肽富足蛋白（Pentatricopeptide repeat proteins, PPR），它能够调控植物对多种生物或非生物胁迫的耐受性，如ABA、盐、干旱、低温、渗透胁迫等。它还调控了种子萌发、下胚轴伸长、成花转化等植物发育的过程，因此我们认为SOAR1是一个多重信号通路的关键调控因子。研究中发现SOAR1还参与赤霉素信号转导过程，因此我们研究了SOAR1蛋白参与GA信号转导的机制。我们利用酵母双杂交、烟草荧光素酶互补实验、双分子荧光互补实验、免疫共沉淀验证了SOAR1能够与植物中GA信号通路重要的抑制子DELLA蛋白相互作用。酵母双杂交实验表明DELLA蛋白上互作的区段为DELLA结构域，同时SOAR1蛋白的PPR结构域是DELLA蛋白与SOAR1蛋白互作的必需结构域。遗传学实验证明编码DELLA蛋白的基因RGL1或者RGL2突变后能够恢复SOAR1突变造成的对PAC敏感的表型，也能够恢复SOAR1突变后下胚轴变长、根变短、早花等与发育相关的表型，这些结果揭示GA信号转导途径中，DELLA蛋白作用于SOAR1下游，SOAR1蛋白通过与DELLA蛋白的相互作用来调控信号转导过程。通过对拟南芥Col-0、soar1-2、rgl1 rgl2以及rgl1 rgl2 soar1种子进行了转录组测序，发现SOAR1与DELLA共同调节一系列基因的表达，RGL1 RGL2基因突变能够部分恢复SOAR1突变引起的转录组的变化，并且SOAR1与DELLA蛋白在GA介导的种子萌发的过程中可能起着相反的调控作用。再结合已有的SOAR1参与ABA信号转导过程的证据，本文揭示植物中的PPR蛋白参与ABA和GA信号转导交叉的新机制，具有重要科研价值。