PLC和DAG激酶联合介导的脂信号调节水稻耐盐的分子机理

批准号：

31171461

项目类别：

面上项目

资助金额：

62.0 万元

负责人：

章文华

依托单位：

南京农业大学

学科分类：

作物生理学

结题年份：

2015

批准年份：

2011

项目状态：

已结题

项目参与者：

井文、王法微、陈楚、李莉、邓平

关键词：

耐盐信号水稻磷脂酶C 磷脂酸二酰甘油激酶

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要

磷脂酶C（PI-PLC）水解磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2），生成二酰甘油（DAG）和肌醇三磷酸（IP3）。植物细胞中，DAG和IP3的靶分子尚未清楚，但已知DAG在激酶（DGK）的催化下生成磷脂酸（PA）。PA在多种逆境信号中起重要作用。本项目拟研究水稻PLC和DGK介导的PA生成，及其在耐盐中的作用和机制。利用水稻突变体结合基因表达变化，鉴定水稻基因组中参与耐盐反应的PLC和DGK成员；研究其在组织表达、细胞内位置变化与耐盐信号响应的关系；深入研究该PLC和DGK的生化和分子特征，如酶对底物选择、酶的结构域，以及主要调节因子。探究盐刺激下，PLC水解产物DAG 是否转变成为PA，如果是，何种DGK催化此过程。采用荧光共振能量转换（FRET）方法，定时并且定位检测细胞内PA变化。利用遗传学、分子和细胞生物学、生理学等综合途径，揭示由PLC/DGK介导的脂信号在水稻耐盐反应中的作用和机理。

英文摘要

磷脂酶C (PLC)水解磷脂酰肌醇(4,5)二磷酸[PtdIns(4,5)P2], 产生二酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(InsP3), 此双信使系统的靶蛋白分别是蛋白激酶C (PKC)和InsP3受体(钙通道蛋白)。该经典的信号途径是从动物细胞中发现的。到目前为止, 植物中没有发现PKC或InsP3受体, 推测植物PLC及其信号途径其独特性，需要研究。另一方面，DAG在其激酶(DGK)的催化下生成磷脂酸PA, 后者已被证实是动植物细胞中的脂信号分子。本研究着重研究水稻中的PLC, 以及PLC-DGK产生的PA，研究PLC和DGK在水稻耐盐性中的功能和作用机理。. 研究结果表明：通过瞬间干扰和突变体耐盐鉴定，确定OsPLC1和OsDGK7 参与（正向调控）耐盐性。OsPLC1:GUS在水稻各组织中表达；OsDGK7：GUS主要在茎、叶、幼穗中表达。着重研究了OsPLC1在水稻耐盐中的作用机理，发现OsPLC1主要在胞质和质膜表达，但在盐处理下，向质膜富集。OsPLC1水解PI4P和PI(4,5)P2，其中水解PI4P的活性是水解PI(4,5)P2时的4倍左右。利用体外和体内证据，证明OsPLC1水解PI4P。利用转基因Ca2+探针荧光蛋白cameleon，揭示OsPLC1通过Ca2+信号调控耐盐性。. 完成了基于FRET的PA检测体系，并通过转基因拟南芥，在植株水平上验证。.发现PA通过结合微管结合蛋白(MAP65-1)，调节微管稳定，调控植物耐盐性。.我们的研究结果揭示了PLC是植物细胞中PI4P的主要调节酶，发现了PI4P的主要功能；利用遗传和分子证据，阐明了PLC和Ca2+信号的直接联系。建立了植物细胞内PA检测体系，为深入研究PA奠定基础。

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