鈣離子(Ca2+)作為植物細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使參與眾多的生物及非生物脅迫,如病原菌侵染、干旱脅迫、冷/熱脅迫、氧化脅迫以及鹽脅迫等。環(huán)境脅迫造成植物胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子濃度([Ca2+]cyt)迅速上升,并且在時(shí)空上發(fā)生不同程度的改變,具體表現(xiàn)為Ca2+升高持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、振幅、頻率等方面的差異。這種不同環(huán)境脅迫下特異變化的[Ca2+]eyt被定義為“Ca2+信號(hào)”(Calcium signature)。植物細(xì)胞通過(guò)對(duì)Ca2+信號(hào)的感知、識(shí)別與解碼,激活下游的基因轉(zhuǎn)錄或相關(guān)蛋白/酶活性,以維持環(huán)境脅迫下細(xì)胞正常的生命活動(dòng)。但目前對(duì)于環(huán)境脅迫下Ca2+信號(hào)特異產(chǎn)生以及特異性調(diào)控機(jī)制的研究并不是十分清楚。前期的研究表明植物經(jīng)典抗鹽SOS(Salt Overly Sensitively)途徑是一種Ca2+依賴(lài)激活的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,但是體內(nèi)的Ca2+依賴(lài)激活調(diào)控過(guò)程需要進(jìn)一步驗(yàn)證;同時(shí)鹽脅迫下,對(duì)SOS途徑中特異Ca2+信號(hào)的產(chǎn)生與調(diào)控機(jī)制的研究尚不完善。本研究首先在體內(nèi)證實(shí)了鹽脅迫誘導(dǎo)升高的[Ca2+]cyt參與激活SOS途徑,發(fā)現(xiàn)SCaBP8和SOS2負(fù)調(diào)控鹽脅迫誘導(dǎo)的[Ca2+]cyt上升,通過(guò)酵母雙雜交篩選互作蛋白的方法得到可能參與這一過(guò)程的調(diào)控因子AtANN4。體外/體內(nèi)互作實(shí)驗(yàn)證明SCaBP8與AtANN4在質(zhì)膜上相互作用,基于Aequorin和YC3.6的Ca2+信號(hào)測(cè)定和SOS2活性實(shí)驗(yàn)表明,AtANN4調(diào)控[Ca2+]cyt上升并參與SOS途徑激活過(guò)程。體外磷酸化實(shí)驗(yàn)表明,SOS2可介導(dǎo)AtANN4的磷酸化修飾,主要發(fā)生于AtANN4 N端可變區(qū)第46位絲氨酸。進(jìn)一步的磷酸化實(shí)驗(yàn)、酵母三雜交以及熒光素酶互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn),SCaBP8可介導(dǎo)SOS2與AtANN4相互作用,并增強(qiáng)SOS2對(duì)AtANN4的磷酸化修飾。同時(shí),體內(nèi)免疫共沉淀及酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),磷酸化修飾的AtANN4增強(qiáng)了與SCaBP8之間的相互作用。故鹽脅迫能促進(jìn)形成并穩(wěn)定SCaBP8-AtANN4-SOS2蛋白復(fù)合體。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)以及遺傳學(xué)表型實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn),AtANN4介導(dǎo)鹽脅迫下Ca2+內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)并參與激活SOS途徑。異源HEK293體系中進(jìn)行膜片鉗實(shí)驗(yàn)以及ATP介導(dǎo)的Ca2+信號(hào)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,AtANN4具有Ca2+通道/通道共調(diào)控因子活性,SCaBP8的相互作用以及SOS2介導(dǎo)的磷酸化修飾作用均能夠抑制AtANN4的離子通道/通道共受體活性,因此鹽脅迫下穩(wěn)定的SCaBP8-AtANN4-SOS2蛋白復(fù)合體通過(guò)調(diào)節(jié)AtANN4活性最終形成鹽脅迫下特異的Ca2+信號(hào)。綜上所述:本研究發(fā)現(xiàn)了 AtANN4是SOS途徑中重要的調(diào)控因子,參與鹽脅迫下Ca2+信號(hào)的調(diào)控和SOS途徑的激活,同時(shí)解析了 SOS途徑中特異Ca2+信號(hào)的產(chǎn)生以及調(diào)控機(jī)制,即信號(hào)通路的下游組分SCaBP8-SOS2可以通過(guò)形成負(fù)反饋調(diào)控環(huán)調(diào)控AtANN4的活性,最終形成鹽脅迫下特異的Ca2+信號(hào),參與植物長(zhǎng)期的鹽脅迫響應(yīng)。這些結(jié)果豐富了我們對(duì)細(xì)胞Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的認(rèn)識(shí),同時(shí)也有助于我們了解植物如何平衡環(huán)境脅迫和生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：Q945.78
【部分圖文】：

進(jìn)而增強(qiáng)了植物抗鹽作用，進(jìn)一步表明植物的抗鹽作一定的相關(guān)性。逡逑脅迫下植物的光合作用受到明顯的抑制，這是鹽脅迫對(duì)植些鹽敏感的高等植物中，比如番前（Ｌａｐｉｎａ邋ａｎｄ邋Ｐｏｐｏｖ，１９邋Ａｈｍａｄ，邋１９９０）、婉豆（Ｈａｍａｄａ邋ａｎｄ邋Ｅｌ－Ｅｎａｎｙ，邋１９９４）和菜豆５）中，葉綠素的含量在鹽脅迫過(guò)程中明顯下降。但是在抗ｄｄｙ邋Ｍ邋ａｎｄ邋ＶｏｒａＡ，邋１９８６），其葉綠素含量會(huì)在鹽脅迫下有所葉綠素含量的變化對(duì)于植物鹽脅迫響應(yīng)過(guò)程也具有重要作造成植物葉片卷縮，有效光合作用面積減少，光合速率明明，鹽脅迫下細(xì)胞質(zhì)以及質(zhì)體內(nèi)的Ｎａ＋含量升高進(jìn)而會(huì)影活性，主要表現(xiàn)鹽脅迫會(huì)抑制ＰＳＩＩ的活性，進(jìn)而影響到植ａｌ．，邋２００３；邋Ｐａｒｉｄａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００３）。鹽脅迫下Ｃ０２在氣孔以及葉抑制，導(dǎo)致光合代謝速率減緩，再者鹽脅迫造成的氧化脅電子傳遞鏈，最終多重影響下植物的光合作用在鹽脅迫ａｌ．，２００９）。逡逑

學(xué)博士學(xué)位論文邐文整個(gè)植株水平增強(qiáng)植物耐鹽性（Ｍｄｌｅｒ邋ｅｔａｌ．，邋２００９）。全基因組關(guān)）以及數(shù)量性狀位點(diǎn)（ＱＴＬ）分析，以確定在植物耐鹽性的遺傳變異，類(lèi)中克隆到許多位點(diǎn)的突變，表明ＨＫＴ蛋白在植物進(jìn)化以及育種耐鹽性的選擇（Ａｒｉｙａｒａｔｈｎａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１６；邋Ａｓｉｎｓ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３；邋Ｒｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００５）ｅｌｕｌａｒｎｕｘ如ｄ邐Ｔ＾ｎｓｃｒｉｐＢｏｎａｌ逡逑

＇Ｌ－逡逑ＴＲＳｔＪＯＳ邋ＸＩ邋Ｐｌａｎｔ邋Ｓｃｔｍｏｔ逡逑圖１－２擬南芥根部Ｎａ＋轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖（Ｄｅｉｎｌｅｉｎｅｔａｌ．，２０１４）逡逑如圖所示：Ｎａ＋（紅色標(biāo)注），在植物根部細(xì)胞中各類(lèi)內(nèi)向或外向Ｎａ＋轉(zhuǎn)運(yùn)體調(diào)控維持Ｎａ＋在細(xì)胞內(nèi)逡逑的動(dòng)態(tài)分布與平衡。該過(guò)程主要調(diào)控Ｎａ＋的吸收及外排速率，以及ＨＫＴ１介導(dǎo)的Ｎａ＋從根部木質(zhì)逡逑液卸載過(guò)程。逡逑１．１．４．２植物經(jīng)典抗鹽ＳＯＳ途徑逡逑植物感知外界環(huán)境變化后將環(huán)境變化信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)并激活胞內(nèi)的響應(yīng)機(jī)制逡逑進(jìn)而調(diào)控環(huán)境脅迫下的生長(zhǎng)發(fā)育�，F(xiàn)在比較能接受的理論是：位于細(xì)胞膜上的各類(lèi)脅逡逑迫信號(hào)感受器即受體（ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ）能夠迅速感知外界環(huán)境變化，隨后胞質(zhì)內(nèi)會(huì)迅速產(chǎn)逡逑生諸如Ｃａ２＋、肌醇磷酸鹽、ＲＯＳ以及植物激素等諸多第二信使進(jìn)一步將鹽脅迫信號(hào)逡逑逐級(jí)解碼放大（Ｘｉｏｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００２；邋Ｘｉｏｎｇ邋ａｎｄ邋Ｚｈｕ，２００２；邋Ｚｈｕ，邋２０１６）。這一類(lèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反逡逑應(yīng)包括Ｃａ２＋結(jié)合蛋白對(duì)Ｃａ２＋的感知與結(jié)合、蛋白質(zhì)的磷酸化修飾及去磷酸化修飾、逡逑磷脂代謝過(guò)程等等（Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ邋ａｎｄ邋Ｋｕｄｌａ，邋２０１１）。逡逑目前對(duì)于植物響應(yīng)鹽脅迫的研究表明，植物能感知鹽脅迫下胞外迅速升高的Ｎａ＋逡逑濃度，造成［Ｃａ２＋］ｅｙｔ迅速升高并被一系列Ｃａ２＋結(jié)合蛋白所解碼，將這一信號(hào)轉(zhuǎn)變成特逡逑定的蛋白質(zhì)間的相互作用以及蛋白之間的磷酸化反應(yīng)。該調(diào)控過(guò)程復(fù)雜而又精密

本文編號(hào)：2832185