SOS途径通过膜联蛋白AtANN4介导盐胁迫下钙信号特异性调控机制的研究
发布时间：2020-10-02 08:44
钙离子(Ca2+)作为植物细胞内重要的第二信使参与众多的生物及非生物胁迫,如病原菌侵染、干旱胁迫、冷/热胁迫、氧化胁迫以及盐胁迫等。环境胁迫造成植物胞质内的钙离子浓度([Ca2+]cyt)迅速上升,并且在时空上发生不同程度的改变,具体表现为Ca2+升高持续时间、强度、振幅、频率等方面的差异。这种不同环境胁迫下特异变化的[Ca2+]eyt被定义为“Ca2+信号”(Calcium signature)。植物细胞通过对Ca2+信号的感知、识别与解码,激活下游的基因转录或相关蛋白/酶活性,以维持环境胁迫下细胞正常的生命活动。但目前对于环境胁迫下Ca2+信号特异产生以及特异性调控机制的研究并不是十分清楚。前期的研究表明植物经典抗盐SOS(Salt Overly Sensitively)途径是一种Ca2+依赖激活的信号转导途径,但是体内的Ca2+依赖激活调控过程需要进一步验证;同时盐胁迫下,对SOS途径中特异Ca2+信号的产生与调控机制的研究尚不完善。本研究首先在体内证实了盐胁迫诱导升高的[Ca2+]cyt参与激活SOS途径,发现SCaBP8和SOS2负调控盐胁迫诱导的[Ca2+]cyt上升,通过酵母双杂交筛选互作蛋白的方法得到可能参与这一过程的调控因子AtANN4。体外/体内互作实验证明SCaBP8与AtANN4在质膜上相互作用,基于Aequorin和YC3.6的Ca2+信号测定和SOS2活性实验表明,AtANN4调控[Ca2+]cyt上升并参与SOS途径激活过程。体外磷酸化实验表明,SOS2可介导AtANN4的磷酸化修饰,主要发生于AtANN4 N端可变区第46位丝氨酸。进一步的磷酸化实验、酵母三杂交以及荧光素酶互补实验分析发现,SCaBP8可介导SOS2与AtANN4相互作用,并增强SOS2对AtANN4的磷酸化修饰。同时,体内免疫共沉淀及酵母双杂交实验发现,磷酸化修饰的AtANN4增强了与SCaBP8之间的相互作用。故盐胁迫能促进形成并稳定SCaBP8-AtANN4-SOS2蛋白复合体。生理学实验以及遗传学表型实验分析发现,AtANN4介导盐胁迫下Ca2+内向转运并参与激活SOS途径。异源HEK293体系中进行膜片钳实验以及ATP介导的Ca2+信号成像实验结果表明,AtANN4具有Ca2+通道/通道共调控因子活性,SCaBP8的相互作用以及SOS2介导的磷酸化修饰作用均能够抑制AtANN4的离子通道/通道共受体活性,因此盐胁迫下稳定的SCaBP8-AtANN4-SOS2蛋白复合体通过调节AtANN4活性最终形成盐胁迫下特异的Ca2+信号。综上所述:本研究发现了 AtANN4是SOS途径中重要的调控因子,参与盐胁迫下Ca2+信号的调控和SOS途径的激活,同时解析了 SOS途径中特异Ca2+信号的产生以及调控机制,即信号通路的下游组分SCaBP8-SOS2可以通过形成负反馈调控环调控AtANN4的活性,最终形成盐胁迫下特异的Ca2+信号,参与植物长期的盐胁迫响应。这些结果丰富了我们对细胞Ca2+信号转导途径的认识,同时也有助于我们了解植物如何平衡环境胁迫和生长发育过程。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q945.78
【部分图文】：
进而增强了植物抗盐作用，进一步表明植物的抗盐作一定的相关性。逡逑胁迫下植物的光合作用受到明显的抑制，这是盐胁迫对植些盐敏感的高等植物中，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，叶绿素的含量在盐胁迫过程中明显下降。但是在抗ｄｄｙ邋Ｍ邋ａｎｄ邋ＶｏｒａＡ，邋１９８６），其叶绿素含量会在盐胁迫下有所叶绿素含量的变化对于植物盐胁迫响应过程也具有重要作造成植物叶片卷缩，有效光合作用面积减少，光合速率明明，盐胁迫下细胞质以及质体内的Ｎａ＋含量升高进而会影活性，主要表现盐胁迫会抑制ＰＳＩＩ的活性，进而影响到植ａｌ．，邋２００３；邋Ｐａｒｉｄａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００３）。盐胁迫下Ｃ０２在气孔以及叶抑制，导致光合代谢速率减缓，再者盐胁迫造成的氧化胁电子传递链，最终多重影响下植物的光合作用在盐胁迫ａｌ．，２００９）。逡逑
学博士学位论文逦文整个植株水平增强植物耐盐性（Ｍｄｌｅｒ邋ｅｔａｌ．，邋２００９）。全基因组关）以及数量性状位点（ＱＴＬ）分析，以确定在植物耐盐性的遗传变异，类中克隆到许多位点的突变，表明ＨＫＴ蛋白在植物进化以及育种耐盐性的选择（Ａｒｉｙａｒａｔｈｎａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１６；邋Ａｓｉｎｓ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３；邋Ｒｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００５）ｅｌｕｌａｒｎｕｘ如ｄ逦Ｔ＾ｎｓｃｒｉｐＢｏｎａｌ逡逑
＇Ｌ－逡逑ＴＲＳｔＪＯＳ邋ＸＩ邋Ｐｌａｎｔ邋Ｓｃｔｍｏｔ逡逑图１－２拟南芥根部Ｎａ＋转运示意图（Ｄｅｉｎｌｅｉｎｅｔａｌ．，２０１４）逡逑如图所示：Ｎａ＋（红色标注），在植物根部细胞中各类内向或外向Ｎａ＋转运体调控维持Ｎａ＋在细胞内逡逑的动态分布与平衡。该过程主要调控Ｎａ＋的吸收及外排速率，以及ＨＫＴ１介导的Ｎａ＋从根部木质逡逑液卸载过程。逡逑１．１．４．２植物经典抗盐ＳＯＳ途径逡逑植物感知外界环境变化后将环境变化信号传递到细胞内并激活胞内的响应机制逡逑进而调控环境胁迫下的生长发育。现在比较能接受的理论是：位于细胞膜上的各类胁逡逑迫信号感受器即受体（ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ）能够迅速感知外界环境变化，随后胞质内会迅速产逡逑生诸如Ｃａ２＋、肌醇磷酸盐、ＲＯＳ以及植物激素等诸多第二信使进一步将盐胁迫信号逡逑逐级解码放大（Ｘｉｏｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００２；邋Ｘｉｏｎｇ邋ａｎｄ邋Ｚｈｕ，２００２；邋Ｚｈｕ，邋２０１６）。这一类信号级联反逡逑应包括Ｃａ２＋结合蛋白对Ｃａ２＋的感知与结合、蛋白质的磷酸化修饰及去磷酸化修饰、逡逑磷脂代谢过程等等（Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ邋ａｎｄ邋Ｋｕｄｌａ，邋２０１１）。逡逑目前对于植物响应盐胁迫的研究表明，植物能感知盐胁迫下胞外迅速升高的Ｎａ＋逡逑浓度，造成［Ｃａ２＋］ｅｙｔ迅速升高并被一系列Ｃａ２＋结合蛋白所解码，将这一信号转变成特逡逑定的蛋白质间的相互作用以及蛋白之间的磷酸化反应。该调控过程复杂而又精密
本文编号：2832185
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q945.78
【部分图文】：
进而增强了植物抗盐作用，进一步表明植物的抗盐作一定的相关性。逡逑胁迫下植物的光合作用受到明显的抑制，这是盐胁迫对植些盐敏感的高等植物中，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，叶绿素的含量在盐胁迫过程中明显下降。但是在抗ｄｄｙ邋Ｍ邋ａｎｄ邋ＶｏｒａＡ，邋１９８６），其叶绿素含量会在盐胁迫下有所叶绿素含量的变化对于植物盐胁迫响应过程也具有重要作造成植物叶片卷缩，有效光合作用面积减少，光合速率明明，盐胁迫下细胞质以及质体内的Ｎａ＋含量升高进而会影活性，主要表现盐胁迫会抑制ＰＳＩＩ的活性，进而影响到植ａｌ．，邋２００３；邋Ｐａｒｉｄａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００３）。盐胁迫下Ｃ０２在气孔以及叶抑制，导致光合代谢速率减缓，再者盐胁迫造成的氧化胁电子传递链，最终多重影响下植物的光合作用在盐胁迫ａｌ．，２００９）。逡逑
学博士学位论文逦文整个植株水平增强植物耐盐性（Ｍｄｌｅｒ邋ｅｔａｌ．，邋２００９）。全基因组关）以及数量性状位点（ＱＴＬ）分析，以确定在植物耐盐性的遗传变异，类中克隆到许多位点的突变，表明ＨＫＴ蛋白在植物进化以及育种耐盐性的选择（Ａｒｉｙａｒａｔｈｎａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１６；邋Ａｓｉｎｓ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３；邋Ｒｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００５）ｅｌｕｌａｒｎｕｘ如ｄ逦Ｔ＾ｎｓｃｒｉｐＢｏｎａｌ逡逑
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本文编号：2832185
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