玉米植株中酪氨酸蛋白磷酸酶参与干旱胁迫信息传递的研究

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANGLIAO2009
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长期的进化使植物演化出一套对环境胁迫感知和反应的能力,这种感知和反应的根本基础就是植物的逆境信号传递,而信息传递的核心机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过程。酪氨酸蛋白磷酸酶(ProteinTyrosinePhosphatase,PTPase)是一类特殊的蛋白磷酸酶,在动物细胞生命活动的各个方面都起着非常重要的作用。但是,在植物细胞中直到最近一些年才发现PTPase家族的存在,并且对该家族中大部分成员的功能几乎没有任何了解。最近,本实验室从玉米植物中首次纯化得到可被还原剂抑制的PTPase成员,即ZmRIDP1。本研究就是在以前工作的基础上,深入揭示ZmRIDP1的具体功能,特别是剖析ZmRIDP1在植物逆境信息传递中可能的作用机制。 本研究构建了ZmRIDP1基因的RNAi和超表达转化载体,用农杆菌介导的方法将两个载体分别导入玉米幼胚或愈伤组织,经过组织培养和大量的抗性筛选,获得再生植株。经检测,载体已经成功地导入玉米。从玉米叶片中提取RNA,用RT-PCR的方法证明,在RNAi载体转化植株中,ZmRIDP1基因被成功抑制;而在超表达载体转化植株中,ZmRIDP1基因表达增强。而且,该基因还调控了玉米中VP14、AO-1、P5CR、AOX2、CC4、CC9等一系列干旱应答基因的表达。AtNCED3基因是拟南芥叶片和种子中ABA(abscisicacid)合成的关键酶。为深入了解ZmRIDP1基因对AtNCED3基因的调控作用,实验还构建了35S启动子驱动的ZmRIDP1瞬时表达载体和拟南芥AtNCED3启动子驱动的GFP瞬时表达载体,用基因枪轰击的方法将两个载体同时打入玉米叶片,使其在表皮细胞表达,荧光显微镜下观察,荧光点数多于对照,荧光强度高于对照。这有力地证明了ZmRIDP1可以促进AtNCED3基因的表达,从而为ZmRIDP1基因调控ABA的合成找到了有力的证据。 本研究证明了ZmRIDP1参与了玉米干旱胁迫信息传递,调控了一系列干旱应答基因的表达,而且用瞬时表达的方法证明了该基因还可以调控AtNCED3的表达。AtNCED3为ABA生物合成的关键酶,因此ZmRIDP1可能在ABA信号的产生中起着关键作用。由于ABA不仅可以作为细胞信号同时还可以作为系统逆境信号,在植物抗逆性特别是抗旱中起着关键的作用。因此,揭示ABA信号起源的机制或者说研究干旱诱导ABA积累的机制是整个植物抗旱理论研究中最重要的问题之一。本研究不仅揭示了ZmRIDP1的功能,而且还首次揭示了ABA信号起源可能的机制。因此该研究对深入揭示植物逆境信息传递的奥秘,以及试图通过基因工程操纵植物的抗逆性具有重要意义。
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