纤维素(cellulose)是植物细胞壁的重要组成部分,是地球上最丰富的生物质资源。已有的研究表明纤维素的合成过程受磷酸化调控,影响细胞壁的结构和植物的形态建成与生长发育。因此,对纤维素合酶(CESA)磷酸化调控途径的研究在解决能源植物改造、提高农作物抗逆性、提高生物质转化效率的问题上尤为重要。本实验通过磷酸化蛋白组学数据,挖掘和分析了响应激素刺激的磷酸化蛋白及其位点,借助功能聚类和蛋白互作网络,深度剖析了差异蛋白的功能和它们之间潜在的关联性。对13个物种的纤维素合成酶(CESA)序列和拟南芥磷酸化位点整理并分析,了解其亲缘关系及在进化过程中的保守与变异。对与CESA共表达的部分蛋白激酶进行了原核表达纯化与活性分析,为实验验证二者的互作关系奠定物质基础。此外,构建mcherry标记的微管蛋白TUA5转基因植株,用于研究纤维素合成过程中CESA与其伴侣CC蛋白、微管之间的关系以及磷酸化位点的功能角色,进一步探究纤维素合成的生物学过程和磷酸化调控的作用机制。实验结果表明,激素处理后差异磷酸化蛋白的功能富集主要为蛋白质定位和运输、响应激素刺激和温度胁迫等生物学过程,主要影响细胞膜构成、细胞质组分以及细胞核的组成,与激素最为相关的GO:0009737值得深度研究。蛋白质互作网络给出了这些差异磷酸化蛋白的关联性,找出了与CESA互作的蛋白和互作依据,另外,磷酸化蛋白组学鉴定出了新的CESA磷酸化位点,该位点可能特异性响应激素的刺激。CESA磷酸化调控纤维素的生物合成是个古老的事件,新进化出的CESA磷酸化位点协同保守的磷酸化位点为高等植物调节纤维素的生物合成提供了多元的调控通路。本实验建立的蛋白激酶原核表达纯化方法体系可为其他蛋白的体外表达提供借鉴依据,其中SUMO标签帮助蛋白激酶折叠并维持其稳定性,镍柱纯化所得的蛋白激酶具有磷酸化活性。