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促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联系统被认为是植物细胞将胞外刺激信号转换成胞内反应的主要途径之一,在响应各种环境胁迫的生理状态与基因表达方面,起着重要的作用,其主要作用模式为MAPK三级联模式(MAPKKK-MAPKK-MAPK)。随着大规模筛选技术如酵母双杂交技术和磷酸化蛋白质组学技术的发展,越来越多的MAPK相互作用蛋白可以被鉴定,尤其是MAPK下游的靶蛋白。因此,鉴定植物MAPK的互作蛋白并探究其功能在植物生命科学研究中显得尤为重要。 我们已有的研究表明,番茄SlMPK1在高温胁迫过程中发挥重要作用,但其作用机理不清楚。本研究利用酵母双杂交技术筛选高温诱导的番茄cDNA文库,获得了多个SlMPK1可能互作的蛋白;在酵母细胞内以及利用双分子荧光互补技术(BiFC)对部分SlMPK1互作蛋白筛选结果进行了验证;并对成功验证相互作用的蛋白进行亚细胞定位;另外,利用qRT-PCP对各个互作蛋白编码基因在转录水平的表达量进行相对定量,分析它们在番茄不同组织中以及高温胁迫下的表达模式。主要研究结果如下: 1、酵母双杂筛选番茄SlMPK1的互作蛋白 本研究成功构建了pGBKT7/SlMPK1诱饵载体,转化酵母Y2HGold菌株并进行酵母自激活作用以及毒性检测实验,验证诱饵蛋白(SlMPK1)对酵母没有毒性,但有自激活,共转诱饵质粒与 pGADT7/EV载体的酵母在营养缺陷培养基(SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade/+AbA+X-α-gal+20 mM3-AT)上没有自激活,可用此培养基进行文库筛选。将番茄cDNA文库质粒转化含有诱饵质粒pGBKT7/SlMPK1的Y2HGold菌株,通过营养缺陷培养基筛选,从文库中筛选出多个与SlMPK1相互作用的蛋白。 2、酵母细胞内的SlMPK1互作蛋白筛选结果验证 本实验克隆了多个阳性蛋白编码基因的CDS全长序列,构建了pGADT7/04330、pGADT7/MVQl、pGADT7/SK、pGADT7/SlMPKK、pGBKT7/04330、pGBKT7/SK、pGBKT7/MVQ1和pGBKT7/SlMPKK9载体,并分别与pGBKT7/ SlMPK1和pGADT7/SlMPK1共转酵母Y2HGold菌株进行互作验证。酵母细胞内的相互作用验证结果表明,SlMPK1与04330、SKI、MVQ1和SlMPKK9蛋白在酵母细胞内存在相互作用。 3、利用双分子荧光互补技术(BiFC)验证SlMPK1互作蛋白的筛选结果 将诱饵蛋白(SlMPK1)与互作蛋白(04330、SKI、MVQ1、SlMPKK2和SlMPKK9)分别与黄色荧光蛋白(YFP)的C端片段和N端片段融合,构建双分子荧光载体pSPYCE/SlMPK1、pSPYNE/04330、pSPYNE/SKI、pSPYNE/MVQ1、 pSPYNE/SlMPKK2和pSPYNE/SlMPKK9,并转入农杆菌EHA105中。烟草叶片瞬时表达实验结果表明,SlMPK1与04330、SKI和MVQ1在植物活体细胞中有相互作用,SlMPK1与SKI相互作用定位于细胞核中;04330蛋白与SlMPK1蛋白在细胞质、细胞核中均有作用;MVQ1与SlMPK1蛋白相互作用可能定位于细胞质及核膜中。 4、SlMPK1互作蛋白的亚细胞定位 将SlMPK1、04330、SKI、MVQ1和SlMPKK9与绿色荧光蛋白(GFP)融合,构建荧光定位载体pEGAD/SlMPK1、pEGAD/04330、pEGAD/SKI、pEGAD/MVQ1和pEGAD/SlMPKK9,并转入农杆菌EHA105中。烟草叶片瞬时表达实验结果表明,SlMPK1、04330和SlMPKK9主要定位于烟草细胞的细胞核中,在细胞质中也有表达;SKI定位于细胞核中;MVQ1可能定位于细胞质及核膜中。 5、SlMPK1互作蛋白编码基因的表达特征分析 利用qRT-PCR对SlMPK1、04330、SKI、MVQ1和SlMPKK9基因在在番茄不同组织中以及在高温胁迫下的的表达特征进行了分析。实验结果表明,SlMPK1、04330、SKI、MVQ1和SlMPKK9基因在番茄根、茎、叶、花、绿果和红果等器官中均有表达;高温处理后SlMPK1、04330和SKI基因的相对表达量有所上调,MVQ1和SlMPKK9基因的相对表达量有所下调,说明SlMPK1、04330、SKI、MVQ1和SlMPKK9基因对高温胁迫均存在应答响应。