水稻BSK基因的功能和作用机理研究

本项目拟在申请人等发现拟南芥BSK基因及功能的原创性工作的基础上，转到水稻上深入研究BSK在油菜素内酯（BR）信号传导途径中的作用机理和实用价值。首先将克隆和研究水稻BSK3（OsBSK3）的功能，通过对转基因水稻的表型观察来研究OsBSK3在水稻品种改良中的潜在价值。 其次，通过OsBSK3在水稻和拟南芥的BR信号缺失突变体高表达后恢复情况、了解它与BR途径上下游组份关系等，从而比较OsBSK3在水稻中是否也参与BR信号转导途径，以及在BR信号传递中的位置。以往工作显示：BSK激酶区有几个对蛋白激酶活性非常重要和保守的氨基酸发生了突变，因此BSK很有可能是没有活性的蛋白激酶，通过调节不同信号蛋白之间的相互作用来调节BR信号传导过程。本项目将通过酵母双杂交和免疫共沉淀来寻找能和OsBSK3相互作用的蛋白，为将来全面揭示BSK的作用机理打下基础。

作为植物体内一类重要的植物激素，油菜素内酯（BR）参与了植物的各种生理发育过程调节。近年来，以拟南芥为材料，油菜素内酯信号传导途径的研究取得了许多突破性的进展，并已基本探索清楚从质膜受体感受信号到核内调节基因转录的信号传递过程。但是在水稻中，BR信号如何从上游的BRI1传递到下游调节基因表达还不清楚。本课题发现水稻基因组中有四个拟南芥BSK的同源基因。过表达OsBSK3可以部分恢复水稻和拟南芥BR缺失突变体的表型；将OsBSK3转入水稻中发现过表达能够使水稻叶夹角变大，而因过表达导致的OsBSK3共抑制突变体能让叶夹角变小。OsBSK3能通过N末端的豆蔻酰胺化位点定位在质膜，当将此位点突变后，OsBSK3不再定位在质膜上，也不能恢复bri1-5的表型，说明质膜定位对于OsBSK3发挥作用是必须的。此外本课题发现OsBSK3上TPR结构域可以和自身激酶域相互作用来抑制OsBSK3和下游蛋白BSU1的相互作用。综上所述，我们的研究结果显示OsBSK3可能参与水稻BR信号转导途径的调节，为完整解析水稻BR信号信号传导途径提供了一定的研究基础。