小麦TaCHP在植物盐胁迫应答信号通路中的作用机制研究

前期研究中，我们从小麦渐渗系耐盐新品种山融3号中克隆了一个盐胁迫应答新基因TaCHP，验证了它与小麦耐盐的重要相关性并发现它在植物ABA依赖和不依赖的盐胁迫应答信号通路中发挥双重调控作用。TaCHP含有能特异性结合磷脂信号分子甘油二酯（DAG）的C1结构域和可能的激酶结构域，具有细胞膜与细胞核定位信号及转录活性，推测是一个具有蛋白激酶和转录因子双重功能的重要蛋白，为连接植物磷脂－盐胁迫响应信号通路的一个关键节点。据此，本项目拟通过测定TaCHP的激酶活性及其与DAG的亲和能力确定其生化功能，比较TaCHP对盐胁迫应答通路的转录调控特征，分离TaCHP互作蛋白，筛选关键目标蛋白，研究其与TaCHP在盐胁迫应答中的协同作用，初步阐明TaCHP在盐胁迫应答信号通路中的节点作用及调控机制，为进一步认识植物盐胁迫应答机制提供分子证据，并为耐盐作物新品种培育提供新的基因元件和策略。

项目主持人前期从小麦中鉴定了一个耐盐相关新基因TaCHP，其过表达明显提高植物的耐盐能力。TaCHP编码一个未知功能的锌指蛋白，含有三个C1结构域，在动物中能够结合重要的磷脂信号分子DAG，暗示TaCHP可能是连接磷脂信号通路和非生物胁迫应答通路的重要节点。本项目拟系统分析TaCHP对磷脂信号通路的影响，鉴定其互作蛋白，明确TaCHP提高耐盐能力的分子基础。. 本项目首先分析了TaCHP的生化特性。TaCHP定位于细胞核及细胞膜和细胞质，抑制DAG产生促进TaCHP在细胞膜中的富集。TaCHP没有激酶活性，但具有转录激活活性，表明TaCHP是一个转录因子。TaCHP在体外不能结合DAG，初步表明TaCHP不是DAG的靶蛋白。其次系统分析了TaCHP对磷脂信号通路及是否通过调控磷脂信号通路来影响植物的发育和耐盐能力。与野生型相比，TaCHP过表达系中DAG合成和代谢酶PLC、NPC和DGK编码基因的表达发生了显著变化，表明TaCHP影响了磷脂信号通路。利用药理学实验系统分析了外源DAG及其产物PA、DAG和PA合成的抑制剂处理下，野生型和TaCHP过表达株系发育和耐盐能力的差异。结果显示，DAG可能通过转化为PA提高TaCHP的耐盐性。为了分析TaCHP提高植物耐盐能力的作用机制，我们从小麦中鉴定了一个TaCHP互作蛋白TaCIP。TaCIP能够响应多种非生物胁迫，其编码蛋白定位于细胞核。TaCIP过表达能够提高植物对高盐、干旱和渗透胁迫的抗性，降低了对ABA的敏感性。TaCIP改变了ABA依赖的信号通路的活性，提高了植物在盐胁迫条件下的离子平衡和氧化还原平衡的维持能力。TaCHP和TaCIP胁迫作用提高植物耐盐能力的分子机制正在进一步研究。