植物类粘膜蛋白ORM在逆境胁迫中的作用及其调控

鞘脂作为第二大类膜脂是生物膜结构的主要组分之一，同时作为信号分子广泛参与多种生物学过程。类粘膜蛋白（Orosomucoid, ORM）是真核生物中高度保守的内质网跨膜蛋白，我们前期的研究发现并证明了拟南芥ORM蛋白抑制鞘脂合成限速酶（SPT酶）的活性，负调控鞘脂从头合成，直接影响鞘脂水平，在植物衰老和抗性应答中起到至关重要的作用。本项目进一步研究了ORM在逆境应答中鞘脂变化与抗性通路间的调控关系；ORM在内质网应激中的功能，ORM互作蛋白的筛选以及功能调控的研究。主要研究发现：.1) 内质网是负责蛋白合成、折叠、修饰和转运的细胞器, 错误折叠或未折叠蛋白聚集内质网腔内会引发内质网应激反应。在拟南芥中ORM的功能缺失植株大量积累鞘脂，植株内未折叠蛋白UPR基因持续高表达，证明了鞘脂可以激活UPR途径，同时发现鞘脂对内质网应激反应具有调节作用。此外，实验证明ORM蛋白通过蛋白互作参与到ERAD途径。确定植物鞘脂与内质网应激反应之间的作用关系, 将极大扩充了鞘脂在植物抗性反应中的功能研究的认知（准备投稿）。.2) KH结构域是蛋白质中最常见的RNA结合结构域之一，目前只有不多的KH蛋白的功能被鉴定，且该蛋白在开花、花形态发生、生殖发育以及环境胁迫中起重要作用。我们研究了KH domain protein FLOWERING LOCUS Y (FLY)，发现敲除和沉默FLY-1会造成早花的表型，证明了FLY-1在调控开花时间中的功能。相关结果发表在Plant Cell Reports (2020)上。.3) 神经酰胺作为鞘脂代谢的中心分子，其含量变化往往会影响到整个鞘脂代谢的稳态。研究发现并证明了EDS1、PAD4和SA参与长链神经酰胺代谢和神经酰胺诱导的细胞死亡。该研究发表在Plant Journal （2021）上。.4) 首次证明茉莉素（jasmonate, JA）途径参与调控鞘脂代谢。JA信号转导关键蛋白COI1和关键转录因子MYC2参与调控过程。研究已发表在Plant Physiology 上（Huang et al., 2021）。..本项目的研究进一步揭示了ORM的生物学功能，扩展了神经酰胺水平及其调控在细胞死亡、抗病虫应答以及育性中发挥的重要作用，为未来ORM在植物逆境和作物发育中的基因资源利用提供了理论依据。