蛋白磷酸酶和蛋白激酶分别参与蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程,在植物信号转导过程中起重要的调节作用。蛋白磷酸酯酶2C(PP2C)是蛋白磷酸酶中的一大类,与植物的生长发育、细胞周期调节、信号转导及环境胁迫应答等各种生物学过程相关。迄今为止,对植物PP2C的研究只是局限于个别基因的鉴定与功能分析,没有从基因组水平对此基因家族进行大规模的鉴定和基因组学分析。拟南芥基因组测序的完成为全面分析其基因家族提供了条件。实验中利用已知的PP2C基因序列作为检索条件,通过BLAST查找其同源基因,从模式植物拟南芥基因组中获得了编码PP2C蛋白的基因序列。对上面的结果经过数据处理之后,再用SMART和Pfam检测序列中的PP2C元件,最后从拟南芥基因组中鉴定到了80个PP2C基因。在此基础之上,我们又对拟南芥PP2C家族做了大规模的基因组学分析。同时,我们从鸢尾(Iris tectorum)中克隆到了一个PP2C基因,命名为IrisPP2C1(Iris tectorum Protein Phosphatase 2C 1)。实验中采用在洋葱表皮细胞中瞬时表达的方法对IrisPP2C1蛋白的亚细胞定位进行了研究;然后又通过在拟南芥中过表达IrisPP2C1的方法对该基因的功能进行了初步研究。主要研究结果如下:1)依据植物蛋白磷酸酶2C(Protein Phosphatase 2C,PP2C)基因的保守区设计简并引物,运用RT-PCR方法,从鸢尾花中分离出一个长度为1198bp的PP2C基因的cDNA克隆,编码393个氨基酸,并命名为IrisPP2C1,Genbank注册号为:EU366253。序列比对分析发现IrisPP2C1具备PP2C基因的保守结构域。2) Southern杂交分析显示,IrisPP2C1基因在鸢尾基因组中以低拷贝形式存在,并存在一个小的PP2C基因家族。Northern杂交分析表明,该基因的表达受植物激素ABA(Abscisic Acid)的诱导。3) IrisPP2C1与GFP融合蛋白基因在CaMV 35S启动子的驱动下转入洋葱表皮细胞,在洋葱表皮细胞的细胞核上检测到绿色荧光,表明IrisPP2C1蛋白定位于细胞核上。这一结果与跨膜结构分析和核定位分析结果相一致。4)构建表达载体pBI121-IrisPP2C1 ,利用农杆菌浸染法将35S::IrisPP2C1转入拟南芥。利用PCR的方法,对转基因植株进行了鉴定。转基因呈现植株矮小,叶片变小、形状变圆、颜色变深绿等表型。5)在含有植物激素ABA的培养基萌发时,转基因拟南芥种子的萌发率低于野生型拟南芥;在含有5μM和10μM ABA的培养基上,野生型和转基因植株根的伸长受到了不同程度的抑制,但转基因植株的受抑制程度远大于野生型植株。结果表明,过量表达IrisPP2C1基因提高了转基因拟南芥对ABA的敏感性,也就是说IrisPP2C1在ABA信号调控过程中起到正调控作用。6)利用BLAST同源检索工具,从拟南芥全基因组序列中鉴定到了80个PP2C基因。7)利用neighbor-joining法构建拟南芥中PP2C基因家族的系统发生树,根据分支上的解靴带值(bootstrap value)将拟南芥PP2C家族分为13个亚家族,基因结构和蛋白质元件分析结果都支持这一分类。进一步分析表明PP2C各个亚家族在双子叶植物分化之前就已经形成。8)利用MEME元件分析工具获得了PP2C基因家族中20个保守元件(motif)序列,这些元件中大部分广泛分布于PP2C基因家族成员中,而个别元件仅仅存在于少数几个亚家族中。这种差异为研究不同亚家族之间功能的差别提供了线索。