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钙调素(calmodulin,CaM)作为真核细胞的重要信号蛋白,在植物正常及逆境条件下的生长发育中发挥着重要作用。然而,CaM本身缺乏酶或转录因子活性,必须通过其下游靶标一钙调素结合蛋白(calmodulin-binding protein,CaMBP)来调节细胞生理活动。因此,对CaMBP的研究是揭示CaM功能的重要途径。拟南芥IQM2基因由AT3G13600编码,含有1个IO基序,推测是一个Ca2+不依赖性的CaMBP。本文系统研究了IQM2基因的功能,所得主要结果如下: 1.双分子荧光互补实验结果显示IQM2和CaM2在洋葱表皮细胞内能够结合,证实IQM2蛋白在植物细胞内具有CaM结合活性,是一个钙调素结合蛋白,并且结合后的IQM2和CaM2定位于细胞核内。 2.用IQM2启动子驱动GUS(PIQM2::GUS)表达载体转化野生型拟南芥植株,并对所筛选的纯合子幼苗和成熟植株进行GUS染色分析。结果表明,植株幼苗期IQM2基因主要在根部细胞和气孔保卫细胞中表达,成熟植株IQM2基因主要在根部细胞和气孔保卫细胞及花组织中表达。 3.通过分子遗传学手段,鉴定获得了IQM2基因的T-DNA插入突变体SALK-137935(iqm2-1)和Ac/Ds插入突变体GT21916(iqm2-2)。 4.表型观察发现,和野生型相比,突变体iqm2-2幼苗的根都比较长;且成熟iqm2-2植株开花较迟,株高要矮。 5.构建用于亚细胞定位实验的由IQM2启动子驱动融合蛋白(IQM2-GFP)表达载体,转化野生型拟南芥,经过筛选获得了具有抗生素抗性候选转基因植株。 6.通过芯片分析,发现突变体iqm2-2和野生型之间差异表达的基因共有367个,主要涉及植物对胁迫、光和激素等信号反应。 7.将芯片分析结果和iqm2的表型观察结果结合起来分析,发现IQM2可能参与植物生长素和植物色素介导的根生长调节。 综上所述,IQM2编码一个全新的钙调素结合蛋白,参与CaM、光和植物激素介导的根生长发育和花期的调节。