TAA1介导的生长素合成途径的调控机制的初步探索

生长素是调控植物生长发育的重要植物激素。IAA（吲哚乙酸）是生长素中最重要，研究最为广泛的内源化合物。IAA的合成途径错综复杂，各途径间的相互作用；它们所参与调控的细胞生长、分裂与分化过程；以及它们对建立和维持局部区域的生长素浓度梯度的所起的作用至今仍不清楚。我们拟以近期分离的IAA合成酶TAA1为研究对象，从mRNA和蛋白水平研究其组织特异性的表达调控模式以及外界环境因子对其进行调控的分子机制；发掘参与调控的蛋白因子。通过对这些蛋白因子的功能的研究，我们希望构建出植物对TAA1的调控模型。此外，我们还将对TAA1家族的其它蛋白的组织特异性表达，它们在细胞内的分布状况以及酶活性特征进行研究，从而为阐明TAA1与其家族中其它蛋白的相互关系奠定基础。

TAA1（Trp aminotransferase of arabidopsis）催化由L-色氨酸形成吲哚丙酮酸的反应，是介导由色氨酸合成生长素IAA的关键酶。在植物体内，生长素的分布具有组织特异性，其正确分布影响了植物胚胎发育，侧根形成，分生组织的维持以及植物的向性生长等多个植物生长、发育的过程。尽管大量研究表明生长素转运蛋白在生长素浓度梯度的形成与维持中起了至关紧要的作用，生长素的正确合成也同样不容忽视。在本项目中，我们对TAA1在mRNA和蛋白水平上的调控进行了深入的研究。我们定位了调控TAA1在幼叶、花器官、根部和下胚轴表达所需的顺式元件，以及调节TAA1对光和遮荫处理应答的DNA序列。进一步的调控蛋白的分离仍在进行之中。我们发现TAA1的蛋白质存在多种修饰，包括N端的剪切修饰和翻译后的磷酸化修饰。通过N端测序和质谱分析，我们确定了N端剪切位点和两个磷酸化修饰位点。我们发现突变后的蛋白在体外仍具有正常的L-色氨酸氨基转移酶活性，下一步我们将研究这些修饰对于蛋白质稳定性的影响。.水稻是我国重要的粮食作物，有关水稻避荫反应机制的研究却十分匮乏。我们克隆了4个水稻中与TAA1序列同源性较高的基因，通过对蛋白质功能的研究，发现其中两个具有与TAA1相似的酶学活性及特性，并且可以回复taa1突变体的避荫缺陷性表现，说明在水稻中确实存在TAA1同源基因。在人工模拟遮荫的条件下，水稻也会产生避荫反应。通过使用TAA1特异性抑制剂犬尿氨酸，我们发现水稻的避荫反应也依赖于TAA1活性，由此可以推测水稻的TAA1同源基因也是调控水稻避荫反应的关键基因，由TAA1介导的避荫调控途径是一个在单子叶和双子叶植物中都保守、存在的途径。