拟南芥PP6抗旱机理的研究

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非生物胁迫,包括干旱、高盐、高温等逆境胁迫。这些非生物胁迫严重的影响植物生长发育,并且减少作物的产量。植物已经进化出很多机制来适应这些非生物胁迫。在这些机制中,ABA信号起到非常重要的作用。PP6是一类Ser/Thr蛋白磷酸酶。本实验室以前的研究显示PP6在调控生长素极性运输和ABA信号传递,进而在调控植物生长发育中起关键作用,但不清楚其是否也调控植物的非生物逆境胁迫。  本研究通过对PP6的催化亚基FyPP1和FyPP3的单突变体f1,f3和双突变体f1f3进行干旱处理,发现f1f3表现出对干旱不敏感的表型。另外,观察到f1f3叶面气孔孔径变化对ABA的敏感性降低、叶表面温度比对照高,表明f1f3之所以抗旱是因为叶片表面水分的散失比对照慢。ABF是一类bZIP转录因子,包括ABF1、ABF2、ABF3、ABF4,其中ABF2、ABF3、ABF4在ABA介导的干旱胁迫应答中起到关键作用。通过体内荧光素酶互补实验,发现FyPP1和FyPP3可以和ABF2以及ABF4相互作用,暗示PP6可能通过调控ABF转录因子的功能来调控植物的干旱胁迫应答。还通过qPCR的方式在转录水平上检测了f1,f3,f1 f3以及对照材料Col在干旱处理前后,ABF2,ABF3,ABF4以及一些干旱marker基因如RD29A,RD29B,OST1的表达量变化,发现在干旱处理6小时以后,Col,f1,f3,f1 f3中的ABF2,ABF4,RD29A,RD29B和OST1表达量均有显著的上升,但是在f1f3中,ABF2, ABF4,RD29A,RD29B和OST1的表达量升高的倍数要高于在Col,f1,f3中的表达量。OST1是一种蛋白激酶,也被称为SnRK2E/SnRK2.6,通过磷酸化下游的转录因子在干旱胁迫中起作用,为了研究OST1和PP6的遗传互作,构建了ostf1 f3三突变体,发现ost1f1 f3对干旱不敏感,而有研究表明,ost1单突变体是对干旱敏感的,表明OST1和PP6之间存在相互作用,可以调控植物的干旱的应答反应。  本研究较深入地研究了蛋白磷酸酶PP6的抗旱功能及其作用的分子机理,进一步拓展了人们对PP6这一重要磷酸酶功能的认识。另外,因为PP6在不同植物之间序列的极度保守性,本研究的发现,可以为作物抗旱遗传改良和种质创新提供基因资源和理论基础。
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