玉米植株中酪氨酸蛋白磷酸酶參與干旱脅迫信息傳遞的研究.pdf

1、長(zhǎng)期的進(jìn)化使植物演化出一套對(duì)環(huán)境脅迫感知和反應(yīng)的能力，這種感知和反應(yīng)的根本基礎(chǔ)就是植物的逆境信號(hào)傳遞，而信息傳遞的核心機(jī)制又在于由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的可逆蛋白磷酸化過(guò)程。酪氨酸蛋白磷酸酶(ProteinTyrosinePhosphatase，PTPase)是一類特殊的蛋白磷酸酶，在動(dòng)物細(xì)胞生命活動(dòng)的各個(gè)方面都起著非常重要的作用。但是，在植物細(xì)胞中直到最近一些年才發(fā)現(xiàn)PTPase家族的存在，并且對(duì)該家族中大部分成員的功能幾乎沒(méi)有任何

2、了解。最近，本實(shí)驗(yàn)室從玉米植物中首次純化得到可被還原劑抑制的PTPase成員，即ZmRIDP1。本研究就是在以前工作的基礎(chǔ)上，深入揭示ZmRIDP1的具體功能，特別是剖析ZmRIDP1在植物逆境信息傳遞中可能的作用機(jī)制。 本研究構(gòu)建了ZmRIDP1基因的RNAi和超表達(dá)轉(zhuǎn)化載體，用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將兩個(gè)載體分別導(dǎo)入玉米幼胚或愈傷組織，經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)和大量的抗性篩選，獲得再生植株。經(jīng)檢測(cè)，載體已經(jīng)成功地導(dǎo)入玉米。從玉米葉片中提取RN

3、A，用RT-PCR的方法證明，在RNAi載體轉(zhuǎn)化植株中，ZmRIDP1基因被成功抑制；而在超表達(dá)載體轉(zhuǎn)化植株中，ZmRIDP1基因表達(dá)增強(qiáng)。而且，該基因還調(diào)控了玉米中VP14、AO-1、P5CR、AOX2、CC4、CC9等一系列干旱應(yīng)答基因的表達(dá)。AtNCED3基因是擬南芥葉片和種子中ABA(abscisicacid)合成的關(guān)鍵酶。為深入了解ZmRIDP1基因?qū)tNCED3基因的調(diào)控作用，實(shí)驗(yàn)還構(gòu)建了35S啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的ZmRIDP1瞬

4、時(shí)表達(dá)載體和擬南芥AtNCED3啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的GFP瞬時(shí)表達(dá)載體，用基因槍轟擊的方法將兩個(gè)載體同時(shí)打入玉米葉片，使其在表皮細(xì)胞表達(dá)，熒光顯微鏡下觀察，熒光點(diǎn)數(shù)多于對(duì)照，熒光強(qiáng)度高于對(duì)照。這有力地證明了ZmRIDP1可以促進(jìn)AtNCED3基因的表達(dá)，從而為ZmRIDP1基因調(diào)控ABA的合成找到了有力的證據(jù)。 本研究證明了ZmRIDP1參與了玉米干旱脅迫信息傳遞，調(diào)控了一系列干旱應(yīng)答基因的表達(dá)，而且用瞬時(shí)表達(dá)的方法證明了該基因還可以調(diào)

5、控AtNCED3的表達(dá)。AtNCED3為ABA生物合成的關(guān)鍵酶，因此ZmRIDP1可能在ABA信號(hào)的產(chǎn)生中起著關(guān)鍵作用。由于ABA不僅可以作為細(xì)胞信號(hào)同時(shí)還可以作為系統(tǒng)逆境信號(hào)，在植物抗逆性特別是抗旱中起著關(guān)鍵的作用。因此，揭示ABA信號(hào)起源的機(jī)制或者說(shuō)研究干旱誘導(dǎo)ABA積累的機(jī)制是整個(gè)植物抗旱理論研究中最重要的問(wèn)題之一。本研究不僅揭示了ZmRIDP1的功能，而且還首次揭示了ABA信號(hào)起源可能的機(jī)制。因此該研究對(duì)深入揭示植物逆境信息傳遞