玉米ZmCIPK1基因调控玉米干旱的功能及作用机制研究

The CIPK(calcineurin B-like protein interacting protein kinase), a kind of peculiar protein kinase in plant, plays an important role in response to stress, such as drought, high salt. Identified a maize Mu insertion mutant (zmcipk1) of ZmCIPK1 and It shows sensitive phenotype in seedling under drought stress. We hypothesized that the ZmCIPK1 may be involved in drought stress in plant. On the basis of our previous study, the project will have conduct the further research of the ZmCIPK1 function under the abiotic stress. Via the over-expression of ZmCIPK1 in the mutant (zmcipk1) or the inbred line B73, To study whether the ZmCIPK1 gene involved in drought stress in Maize. Via the yeast two hybrid system or the ZmCIPK1 protein phosphorylation, we will be sure the regulator of upstream and downstream about the ZmCIPK1 gene in participating in the signal transduction pathways of plant stress. As the result of the research will help us understand the role of the CIPK gene in the adversity signal transduction, and provide a new evidence and theoretical basis in order to creat the new crops about high efficient and stress resistance.

类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶（CIPK）是植物所特有的一类蛋白激酶，在植物逆境如干旱﹑高盐应答等非生物胁迫反应中起着重要的作用。本项目前期鉴定了一个ZmCIPK1基因Mu插入突变体（zmcipk1），在苗期对突变体干旱胁迫处理后发现，其存活率显著低于对照，表明突变体在干旱条件下对水分敏感，推测ZmCIPK1可能参与植物对干旱胁迫应答反应。以此为基础，通过构建该基因过表达载体，转化突变体（zmcipk1）及玉米自交系B73，研究ZmCIPK1基因是否参与玉米干旱胁迫反应；通过酵母双杂交、蛋白磷酸化等实验，确定ZmCIPK1在玉米干旱胁迫信号转导通路中的作用及信号转导通路中上下游的调节因子。本研究将有助于我们了解该基因在玉米干旱胁迫信号传递途径中的作用，并为我们进一步了解植物对逆境胁迫复杂的信号转导﹑基因表达调控体系提供新的证据，以期为培育高效、抗逆作物新品种提供新的理论依据。

类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶（CIPK）是植物所特有的一类蛋白激酶，在植物逆境如干旱﹑高盐应答等非生物胁迫反应中起着重要的作用。本项目以主要粮食作物玉米为研究对象，通过表型鉴定明确了ZmCIPK1UFMu突变体对干旱敏感，而ZmCIPK1OE超表达玉米材料耐旱。RT-qPCR分析发现ZmCIPK1具有组成型表达模式，且在叶片（V7）中表达量最高，亚细胞定位发现ZmCIPK1主要在细胞膜或者细胞核中行使功能。酵母双杂交、双分子荧光互补实验等证实ZmCIPK1与ZmCBL2在细胞膜上相互作用，ZmCIPK1与 ZmCBL4、ZmCBL5、ZmCBL9在细胞膜和细胞核中均能相互作用。还发现ZmCIPK1与Zm2019能够相互结合，并且zm2019突变体对干旱敏感。本研究有助于我们了解ZmCIPK1基因在玉米干旱胁迫信号传递途径中的作用，并为我们进一步了解植物对逆境胁迫复杂的信号转导﹑基因表达调控体系提供新的证据，为培育高效、抗逆作物新品种提供新的理论依据。