拟南芥新型GHMP基因调控逆境信号途径的分子机制

研究逆境信号途径对提高植物抗逆性具有重要的理论和实践意义。对GHMP蛋白在植物逆境信号途径中的分子机理所知甚少。本课题组通过前期研究发现拟南芥GHMP1是参与ABA信号途径的1个新的正调控因子，miRNA159参与了该基因的调控。拟南芥GHMP家族共有12个成员。研究内容包括四个方面：采用已建立的系统来鉴定受ABA和逆境胁迫诱导相关的GHMP成员；通过过量表达、RNAi抑制表达、基因敲除、miRNA分析和蛋白质组学等技术及逆境刺激，从植物个体、细胞及分子水平重点研究部分GHMP成员的生理功能；采用酵母双杂交、pull-down、免疫共沉淀和Western杂交等方法鉴定GHMP的互作蛋白；采用定向和随机突变方法筛选GHMP突变体，研究其蛋白结构与功能的关系。通过上述研究，试图探索GHMP在植物ABA和逆境信号转导中发挥生物学功能的机理，为通过转基因方式有效改良植物性状提供新思路、开拓新途径。

GHMP超级激酶家族是真核生物体内的一大类重要的蛋白激酶，主要作用是将ATP的磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，催化蛋白质的磷酸化作用，参与植物的多种信号转导途径。本研究以模式植物拟南芥为材料，采用遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等综合手段，对拟南芥GHMP基因在逆境信号转导通路中的生理功能开展了研究。主要取得如下研究结果：1）发现4个重要的参与逆境信号转导途径的目标候选GHMP基因；2) 发现4个GHMP蛋白定位在细胞膜或细胞壁中；3）通过过量表达、RNAi 抑制表达、基因敲除等技术，获得了6个候选基因的功能获得或缺失性突变体，从个体、细胞及分子各水平研究了它们的生理功能；4）通过酵母双杂交文库筛选和免疫共沉淀等技术在蓝光下未发现与CRY2相互作用的GHMP蛋白；5）对12个GHMP基因的组织表达及目标候选GHMP基因的ABA诱导表达进行了分析；6）发现miR159对GHMP基因起调控作用；7）对隐花素突变体光调节相关蛋白质进行了鉴定；8）对与逆境信号转导相关的几个突变体进行了功能分析。上述结果为阐明植物对外界环境胁迫响应的分子反应机理具有重要的意义。