新钙调素结合蛋白IQM1参与气孔防卫的功能解析

近期研究表明，气孔在限制细菌进入叶内的过程中起着"主动"作用，是植物先天性免疫系统的重要组成部分。但是，相关研究才刚刚起步，人们对其中的许多重要的分子机制仍不清楚。钙调素信号在植物对环境尤其是病原菌的反应中起着至关重要的作用，但是，相关信号是否参与气孔先天性免疫的调控未知。我们的前期研究表明，IQM1是1个含有IQ基序的钙调素结合蛋白，极有可能作为一个功能强大的负调控因子参与气孔先天性免疫调节。本申请拟通过IQM1参与植物防卫的生理机制、IQM1涉及的防卫反应对其钙调素结合的依赖性、以及相关分子机制研究，进一步解析IQM1参与植物气孔防卫的机理，找到钙调素、茉莉酸和防卫反应信号在气孔先天性免疫中的分子连接点，为建立相关信号通路的交叉整合模型奠定坚实基础。研究结果将有助于人们全面理解IQM1和钙调素的功能，并为植物抗病育种提供参考。

近期发现，气孔因为主动参与植物对部分病菌的防卫反应而被认为是植物先天性免疫系统的重要组成部分。但是，相关研究起步不久，其中的许多分子机制仍不清楚。钙调素信号在植物对环境尤其是病菌的反应中起着至关重要的作用，但是，相关信号是否参与气孔防卫反应调控未知。之前，我们发现IQM1是1个含有IQ基序的、不依赖于钙的钙调素结合蛋白，参与气孔运动调节，并可能涉及植物气孔防卫反应。过去4年，为了阐明相关的分子机制，对IQM1涉及植物防卫反应的生理学基础、行使功能对钙调素结合的依赖性以及相关的分子基础等方面进行了系统的研究。得到的主要结果如下：1）IQM1作为1个的负调控因子而参与植物气孔孔防卫反应调节；2）IQM1参与植物气孔运动和植物防卫反应调节依赖于其本身与钙调素的结合；3）IQM1通过下调JAZs的mRNA水平调节茉莉酸（JA）信号转导，从而实现对气孔运动和气孔防卫反应的调节；4）还通过IQM1抑制根生长的分子机理研究，进一步证实了在其参与气孔运动和防卫反应调节的分子机理。本研究发现IQM1是钙调素和茉莉酸信号在气孔运动、防卫反应和根生长中的分子连接点，初步建立了相关信号通路的交叉整合模型。本研究的结果有助于全面理解IQM1和钙调素的功能，并可为植物抗病育种提供参考。