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钙离子(Ca2+)是植物细胞内重要的第二信使,它对植物响应外界环境胁迫有着至关重要的作用。许多非生物胁迫或生物胁迫,如氧化胁迫、热胁迫、渗透胁迫、盐胁迫和病原菌胁迫等,都会导致胞内游离Ca2+(Cytosolicfree Ca2+,[Ca2]浓度的升高。不同胁迫下,[Ca2+]cyt浓度升高的持续时间、强度、频率、空间分布等都具有一定的特异性,因而被称作"钙信号"(Calcium signature)。钙信号被细胞内钙响应元件解码,并转化为下游的磷酸化活动和转录活动。目前对钙信号的研究主要集中在Ca2+通道和Ca2+转运蛋白的生物学作用,以及钙响应元件调控下游信号转导的过程,但是对特异的钙信号如何产生,又如何调控植物的胁迫响应,还了解得比较少。为了寻找钙信号形成过程中的重要基因,本研究通过正向遗传学的方法,在稳定表达钙监测蛋白AEQUORIN的拟南芥转基因株系背景下,筛选钙信号异常的突变体。经过筛选发现,在H202刺激下,MYB30基因的突变体[Ca2+]cyt浓度的升高明显高于野生型。拟南芥MYB30转录因子是植物R2R3-MYB家族的重要成员。在H202刺激下,回补材料可以将突变体中[Ca2+]cyt浓度恢复至野生型水平,MYB30过表达植株[Ca2+]cyt浓度的升高明显低于野生型。这些结果表明,H202刺激下MYB30影响[Ca2+]cyt浓度的升高过程。Real-time RT-PCR结果表明,MYB30抑制植物ANNEXINs(ANNs)基因的表达。ANNs蛋白是一种Ca2+依赖的膜结合蛋白,它影响多种胁迫刺激下植物胞内钙信号的形成。荧光素酶实验,染色质免疫共沉淀实验(ChIP),凝胶阻滞实验(EMSA)和酵母单杂交实验结果表明,MYB30在体内和体外都可以结合ANN1和ANN4基因的启动子,并抑制ANN1和ANN4基因的表达。表型分析结果显示,myb30对甲基紫精(MV)敏感,对热胁迫耐受。氧化胁迫和热胁迫下,myb30的钙信号异常表型、氧化胁迫敏感表型和热胁迫耐受表型,都被ANNs的缺失或Ca2+通道抑制剂]LaCl3所部分恢复。这说明,ANN1和ANN4介导的钙信号通路参与了 MYB30对氧化胁迫和热胁迫响应的调节过程。多种胁迫都导致myb30产生异常的钙信号,但只有部分胁迫下胞内钙信号的产生依赖于ANNs。myb30的某些胁迫敏感表型,如ABA敏感表型,不被ANNs的缺失或LaCl3所恢复。这说明不同胁迫下钙信号的产生具有特异性。综上所述,本论文的研究发现了拟南芥MYB30转录因子通过影响ANNs介导的特异的胞内钙信号的产生,调控了植物的氧化胁迫响应和热胁迫响应过程。这些发现使我们能更深入地了解胁迫刺激下植物胞内钙信号的特异性产生,与其在植物胁迫响应过程中的重要作用。