拟南芥ANAC089-Cvi抑制果糖信号新功能的分子机理研究

糖是植物物质代谢和能量代谢的基础，同时也是重要的信号分子。糖信号在植物生长发育和对环境响应的过程中具有极其重要的作用。植物体内的葡萄糖和蔗糖信号已有深入的研究，申请人的前期工作揭示了独立于HXK1果糖信号的存在，并发现来自生态型Cvi的ANAC089(ANAC089-Cvi)由于缺失膜系留结构域能直接进入细胞核，呈组成性转录因子活性，因此获得了抑制果糖信号的新功能。在此基础上，本项目拟通过可诱导表达结合基因芯片分析筛选ANAC089的下游基因、CHIP-Seq方法筛选ANAC089-Cvi的靶基因、酵母双杂交方向筛选ANAC089-Cvi的互作蛋白基因，通过鉴定这些基因的突变体或过表达的果糖敏感表型，研究这些基因对果糖信号的影响，阐明ANAC089-Cvi抑制果糖信号的分子机理。这将对全面揭示果糖信号的分子机理具有重要意义，也为进一步优化作物源库关系、提高产量奠定理论基础。

在拟南芥发育早期，Cvi ANAC089抑制了果糖的信号。我们构建了一个可诱导的Cvi ANAC089的转基因材料，分析了它的果糖敏感性，发现Cvi ANAC089表达之后，表现了果糖的不敏感表型。并以此进行基因芯片实验，从实验结果我们可以看出在果糖处理下，CVI ANAC089超量表达可以导致一些质体到核的相关基因转录组的改变，并抑制了质体到核的信号传导。同时某些光合作用相关的基因也得到了调控。另外我们通过分析还发现了aba2-1和abi4-1突变体对高浓度糖，都表现了不敏感的表型。CVI ANAC089不会影响ABA和ABI基因的表达，在添加ABA和ABA羟化酶抑制剂后，也不会影响植株的萌发反应，预示着CVI ANAC089的果糖不敏感表型不是由于ABA敏感性的改变。在萌发的种子中，ABA的水平主要由ABA降解相关的基因CYP707A1 和 CYP707A2决定的。预示着CVI ANAC089可能通过控制CYP707A2来控制ABA的水平，但是让人惊讶的是，在Cvi ANAC089种子和植株中，果糖处理下，其ABA水平并没有什么改变。相似地，gin2-1植株在高浓度葡萄糖处理下，其内源的ABA水平也没有被诱导。在cyp707a2-1背景下超量表达CVI ANAC089的转基因植株对果糖的敏感性和cyp707a2-1一样，表现敏感表型。我们推测CVI ANAC089，糖信号和ABA信号可能是平行的途径。