拟南芥核孔蛋白NUP96参与盐胁迫应答的功能解析

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当植物受到高盐等非生物胁迫时,会在体内形成离子平衡调节、渗透调节以及氧化还原平衡维持等有效调控机制来抵御逆境,但目前人们对植物盐胁迫应答分子调控机制的报道多关注下游调控通路的研究,少有研究涉及上游事件发生如核质转运对转录因子调控在盐响应中的作用。核孔蛋白构成的核孔复合物位于核膜,是进行蛋白质和m RNA等大分子物质转运的的唯一通道,现有研究显示核孔蛋白在植物盐应答中的作用仍不明晰。前期通过对不同拟南芥核孔蛋白功能缺失突变体进行盐胁迫应答表型观察,发现突变体nup96呈现明显的盐敏感表型,因而推测核孔蛋白NUP96可能在盐胁迫应答中发挥重要作用。本研究以拟南芥nup96突变体为实验材料,对NUP96在响应盐胁迫过程中的功能进行初步解析。主要研究结果如下:(1)核孔蛋白NUP96功能缺失突变体nup96,在正常生长条件以及盐处理下,均表现出生长发育缺陷。基因型(Genotype)与环境因子(Environment)互作分析,显示NUP96基因与盐胁迫因子的互作显著影响了nup96植株的根长表型,表明盐敏感表型确由NUP96基因功能缺失导致。通过对nup96在盐胁迫下的生理特性分析,发现突变体的种子萌发率、子叶绿化率、活性氧清除活力和相对含水量相较于野生型均明显下降,且幼苗Na+/K+失衡严重,而上述盐敏感生理表征在NUP96回补以及过表达转基因株系中均得以改善,表明NUP96在植物应答盐胁迫中具有重要作用。(2)对nup96突变体中的盐应答marker基因表达模式进行分析,显示与野生型相比突变体中COR15A,COR47和RD29A基因的表达均明显下降,表明NUP96基因的缺失使得盐应答marker基因在盐胁迫下的诱导表达产生缺陷。进一步对nup96突变体进行盐应答的转录组学分析,结果显示NUP96基因缺失后有177个盐胁迫诱导表达基因失调表达,上述基因启动子区序列分析发现,其中有8个基因均为转录因子ATAP2的靶向结合基因,受其转录调控,且针对性的基因表达分析与转录组分析数据结果一致。继而观测了nup96突变体中转录因子ATAP2的亚细胞定位情况,发现与野生型相比中ATAP2蛋白质表达信号多出现在细胞质中,呈现明显的核输出缺陷,从而影响了该转录因子目标靶基因的表达,使植物呈现盐敏感表型。综上,本研究对核孔蛋白NUP96在调控植物耐盐性中的作用机制进行了初步解析,可为深入了解植物应答盐胁迫调控机制补充新的证据,以期为通过遗传改良提高植物抗盐性提供潜在分子标记。
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