导读:本文包含了脱落酸信号传导论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:植物激素,ABA,活性氧,逆境响应
脱落酸信号传导论文文献综述
牛建峰,王霞,余斌,王广策[1]（2016）在《脱落酸介导的逆境响应信号传导系统及在藻类中的分布与功能》一文中研究指出植物激素是一类由植物合成的痕量有机物质,调控着植物的生长发育及对环境的适应。藻类属低级植物类群,且具有与高等植物类似的激素类型,相对而言,藻类中激素含量更少,却发挥着更高效的生理活性。无论针对藻类还是高等陆地植物,胁迫响应研究一直是十分活跃的领域。其中,脱落酸(abscisic acid,ABA)作为应激激素,所起的调节作用已得到人们的普遍共识。本文总结了近年来ABA在藻类中的分布,ABA对抗氧化酶系的调控,ABA信号传导路径在陆地植物中的发现与代谢机制,以及利用蛋白质分子系统学对ABA信号传导途径的起源与进化。在此基础上提出:未来藻类ABA参与的抗逆代谢调控研究应着重以潮间带海藻为材料,参考陆地植物研究的成果,应用生物信息学,结合生物化学等手段,进行相关机制的探索。(本文来源于《海洋科学集刊》期刊2016年00期）
赵淑娟[2]（2014）在《AtRopGEF2和AtSPIKE1参与调控植物脱落酸信号传导的功能研究》一文中研究指出ROPs (Rho of plant, ROPs)是植物体内特有的RhoGTPases(小G蛋白),这类蛋白是真核生物体内非常保守的分子开关,在细胞中具有ROPGDP(非活性)和ROPGTP(活性)两种形式。ROPs在植物发育过程中扮演了重要的角色,例如,在植物应对外界环境刺激时,ROPs及其相关调控因子都会随之发生相应的应急反应。RopGEFs是ROPs的正调蛋白,通过促进GDP从ROP蛋白中的解离,加速ROPGTP的激活。在拟南芥基因组中,已被表明的RopGEFs一共有15个,其中14个属于一类含有PRONE结构域的RopGEF家族(从RopGEF1到RopGEF14),而另外一个是含有Dock 180结构域的RopGEF(即SPIKE1)。尽管有研究表明RopGEFs在植物发育中发挥了重要的调节作用,但是RopGEFs在ABA信号传导过程中发挥了怎样的作用,特别是在种子萌发和气孔的运动过程中,相关机制极其匮乏。本论文以拟南芥中的两个RopGEFs (AtRopGEF2和AtSPIKE1)为研究对象,通过对它们的功能缺失和表达量降低的Artifical MicroRNA功能缺陷型突变体的研究,发现AtRopGEF2 (RopGEF2)和AtSPIKE1 (SPIKE1)分别参与了ABA调控的种子萌发和气孔关闭过程,揭示了RopGEFs在ABA信号传导中的调控机制。我们的结果表明,RopGEF2是ABA抑制的种子萌发过程中的负调控因子之一。当ABA存在时,功能缺失突变体,opgef2-ko的种子萌发呈现出对ABA的超敏感表型。进一步的研究表明,ABA可以通过26S泛素-蛋白酶体系统降解RopGEF2,由此减弱下游ROPs信号。我们的结果还表明,RopGEF2的蛋白稳定性与其亚细胞定位以及与ROPs的结合状态密切相关。具体表现为：当RopGEF2与ROPs相结合不仅可以改变RopGEF2的亚细胞定位,同时减弱了ABA诱导的RopGEF2的降解。RopGEF2有明显的线粒体上定位,是该GEF蛋白的独特之处。迄今,还未见有任何一例GEF蛋白定位于线粒体的报道。此外,我们研究了拟南芥中唯一的含有Dock180结构域的RopGEF,即SPIKE1(SPK1),并探讨了它在ABA诱导的气孔运动过程中的功能。结果显示,SPKl参与了ABA诱导的保卫细胞微丝细胞骨架的重排过程。我们发现,SPK1的功能受到了钙离子依赖蛋白激酶CPK3介导的磷酸化的调控。通过体外重构ABA-PYR1-ABI1这一信号级联通路,我们认为ABA通过受体PYR1解除ABI1(PP2C类磷酸酶)对激酶CPK3的抑制作用,从而启动CPK3的功能,促使CPK3对SPK1磷酸化,降低了SPK1与ROP6的结合能力,这样ROPs信号通路的水平受到了阻碍。结果,ROPs信号通路水平的变化最终导致了保卫细胞中微丝细胞骨架的重排,影响了气孔运动对ABA的响应。本论文的主要研究结果包括以下几个方面：1.缺失突变体ropgef2-ko增强了种子萌发对ABA的响应；而互补转基因植株RopGEF2/ropgef2-ko(Com-8和Com-10)的种子萌发表型则与野生型的相似,说明ropgef2-ko种子萌发的超敏感表型与RopGEF2基因的缺失密切相关。因此,该结果说明了RopGEF2参与了ABA抑制的种子萌发过程,并在其中发挥了重要的负调作用。2.荧光定量RT-PCR结果表明RopGEF2在大部分组织中都有表达。通过对RopGEF2pro-GUS的组织表达谱进行分析,发现RopGEF2在发育的胚胎以及萌发的种子中均呈现明显的表达模式,再次反映了RopGEF2在种子萌发过程中不可或缺的作用。3. YFP-RopGEF2的亚细胞定位结果显示出YFP-RopGEF2主要分布在细胞周边(近细胞膜处),细胞质和线粒体中,而PRONE2结构域对于RopGEF2的线粒体定位是必需的,这些结果暗示了在植物体内RopGEF2可能存在独特的调控机制。4.通过酵母双杂、双分子荧光互补以及Pull-down实验表明RopGEF2可以和参与ABA信号传导的3个ROPs (ROP2,ROP6和ROP10)相互作用。进一步的实验结果表明RopGEF2和ROPs的这种相互作用可以改变RopGEF2在细胞中的位置以及蛋白稳定性,说明ROPs参与了RopGEF2的调控过程。5.ABA对RopGEF2的转录水平没有影响,但是它可以通过26S泛素-蛋白酶体系降解胞内的RopGEF2蛋白；这一降解过程主要发生在细胞浆中,暗示RopGEF2的细胞定位与它的蛋白稳定性息息相关。6.通过对SPIKE1(SPK1)表达量下降的转基因amiR-SI K1植株的分析,我们发现,amiR-SPK1转基因株系对ABA呈现超敏感的表型。通过分析amiR-SPK1转基因株系的失水率,证实了SPK1参与ABA诱导的气孔关闭的过程。而且,与CA-rop6杂交抑制了amiR-SPKl转基因株系的气孔表型。这些结果说明SPK1可能是通过ROP6参与ABA调控的气孔关闭过程。7.通过比较分析叶片保卫细胞中微丝细胞骨架对ABA的响应,发现amiR-SPK1转基因株系中保卫细胞的微丝细胞骨架对ABA处理更加敏感。ABA处理后amiR-S K1保卫细胞中的辐射状微丝细胞骨架的比例明显低于野生型保卫细胞中的。8.半体内(semi-in vivo)Pull-down和磷酸化实验表明,钙离子依赖蛋白激酶CPK3可以和SPK1互作并磷酸化SPK1,SPK1的S408位点是CPK3磷酸化的主要靶位点。9.ABA可以降低SPK1和ROP6的结合能力,而用CPKs类激酶的抑制剂W-7处理则消除了ABA的这种抑制效应。这个结果说明ABA可以抑制SPK1和ROP6的结合,而且这种抑制作用是依赖于CPKs的激酶活性的。10.通过体外重构实验以及磷酸化实验,我们发现ABA可以通过信号通路中的关键成员,如受体PYR1、磷酸酶ABI1和钙离子依赖蛋白激酶CPK3来调节SPK1的磷酸化水平。我们的结果暗示了ABA受体PYR1可以抑制PP2C磷酸酶AB11的活性,从而释放并激活了蛋白激酶CPK3的活性,而活化的CPK3可以磷酸化SPK1,最终影响SPK1的功能,调控胞内ROPs信号的水平。(本文来源于《武汉大学》期刊2014-06-26）
黄健,林军,刘秋林,林授锴,柯玉琴[3]（2013）在《植物脱落酸信号传导途径的网络分析》一文中研究指出从已发表论文和相关数据库中收集到与ABA代谢有关数据,构建脱落酸代谢网络图;根据信号传递网络性质,获得ABA信号传递中所需要的信号分子、受体、第二信使和激酶等信息.应用CellNetAnalyzer软件分析ABA信号传递网络,获得了信号传递路径与网络冗余性,为研究植物ABA代谢调控机理提供依据.(本文来源于《福建农林大学学报(自然科学版)》期刊2013年06期）
吴宇轩[4]（2012）在《AtRhoGDI1调控植物细胞形态发生及脱落酸信号传导的功能研究》一文中研究指出植物体内的Rho家族小G蛋白(ROP)参与了植物生长的各个发育过程。研究表明ROPs在包括叶表皮细胞在内的植物细胞的形态建成过程中发挥着重要的作用。ROPs可以通过调控下游的微丝和微管细胞骨架的排列影响细胞的形态。但是作为Rho GTPases信号通路的一类重要调控因子,如RhoGDIs(GDIs)在这些过程中发挥的作用还有待研究。GDI最初被发现是因为它可以将GDP形式的Rho GTPase滞留在细胞质内,即：抑制GDP形式的Rho GTPases的释放,阻滞GDP-Rho GTPases被置换成为GTP-Rho GTPases的可能性,从而影响Rho GTPases的功能。因此,多数观点认为GDI它在Rho GTPase信号通路中起负调控的作用。近期关于动物细胞中GDI1的研究使人们认识了GDI的另一种功能,即：GDI还可以通过促进Rho GTPase的膜-质循环帮助Rho GTPase进行恰当的胞质功能定位,实现RhoGTPases的功能：由此可见GDI其实在某种程度上起到了正调节的作用。迄今为止,人们对于植物细胞中GDIs对ROPs功能的调控机制知之甚少。虽然植物GDI1在根毛生长和花粉管伸长中的作用已经有了一些研究,但是对于它是否参与了植物的形态发生与建成、是否具有广泛的调控作用,亟待研究。此外,植物细胞中的GDI是如何被调控的,一直不得其解。在我们的研究中,证明了GDI1在调控拟南芥植株形态建成以及叶表皮细胞形态发生过程中起到了重要的作用。不仅如此,我们还解答了GDI1行使功能的机理,证明了钙离子依赖蛋白激酶CPK3磷酸化修饰GDI1对于GDI1的活性起到了关键性的调节作用。同时,我们还鉴定出了GDI1蛋白上的关键磷酸化位点并验证了它们对GDIl磷酸化水平的作用、对细胞和植株形态建成的影响。此外,我们还对叶表皮的一类特殊细胞(即保卫细胞)中的GDI1的调节作用进行了深入地研究。重点探讨了GDI1参与保卫细胞ABA信号传导的功能,阐明了GDIl对于ABA诱导的气孔关闭过程中微丝细胞骨架重排的机理。通过对几个ABA通路关键因子(PYR、ABI1、SnRK2.6和GDI1)的体外重建实验,我们证明了ABA可以直接通过对SnRK2.6激酶活性的激活促进它对GDI1的磷酸化,从而提高GDI1抑制ROP-GDP解离的活性,行使其负调控因子的功能进而达到抑制ROP信号传导的目的,最终导致微丝细胞骨架的解聚。我们的主要结果包括以下几点：1)通过对gdil-1突变体以及GDI1超表达转基因植株(如GDI1-14株系)的表型分析,证明了GDI1在植物形态建成以及叶表皮细胞形态发生过程中的重要作用。2)通过蛋白质体外Pull-down和双分子荧光互补实验证明了GDI1可以和多个ROP结合,无论是GDP形式的还是GTP形式的ROP都可以同GDI1结合。进一步的体内FRET(荧光共振能量转移)实验检测了GDI1和ROP2以及ROP6在叶表皮细胞中的相互作用特点,结果表明GDI1和ROP2的结合均匀分布在整个细胞的细胞膜以及膜周边的细胞皮层区域；而GDI1和ROP6的结合则主要分布在叶表皮细胞顶端凸起处的细胞质中。因此我们的结果证明GDI1可能通过与各种ROP不同的空间结合方式来调控各ROP下游分支信号,从而达到对叶表皮细胞形态发生的调控。3)GDI1的超表达可以导致表皮细胞中微丝的成束,这与ROPs超表达所产生的效应类似。反之,在gdiI-突变体中,微丝的排列却紊乱无序。微管细胞骨架在gdi1-1突变体和GDI1超表达植株中的排列也与野生型细胞中的不同,野生型叶表皮细胞凹陷处的整齐横向排列的微管构架在gdi1-1突变体和GDI1超表达植株中均被改变,变成了紊乱无序的排列。4)GDI1-14叶表皮细胞的异常形态在CA-rop6遗传背景下更加明显,杂交株系GDI1CA-rop6中的叶表皮细胞的异常形态更加明显。在GDI1ROP6-WT杂交株系中,异常的叶表皮形态得以部分恢复,而在GDI1DN-rop6杂交植株中能够得到完全恢复。5)利用质谱分析鉴定出了GDI1蛋白质叁个磷酸化位点(Ser45、Ser48以及Thr52),它们均位于GDI1蛋白的N端区域。GDI1的磷酸化可以增强其与ROP2、ROP6以及ROP10的结合。虽然突变这叁个磷酸化位点,即将GDI1(3A)在与GDI1野生型蛋白同等超表达的情况下,并没有引发同样强烈的表皮细胞异常发育的表型,可是GDI1(3A)的表达却能够严重影响子叶的发育,在GDI1(3A)转基因植株中出现了单片子叶,融合子叶和叁片子叶的现象。6)证明了钙离子依赖蛋白激酶CPK3可以和GDI1结合并将GDI1磷酸化。胞内钙离子通道抑制剂处理说明钙离子水平影响叶表皮细胞的形态发育,暗示钙离子信号和CPKs对于ROP信号传导的影响。7)通过对叶表皮保卫细胞运动的检测实验,我们发现缺失gdil突变体的气孔关闭对ABA的敏感性呈现出明显降低的趋势。在ABA处理后,gdil突变体的气孔关闭程度较野生型的小。反之,GDI1超表达转基因植株(GDI1-14株系)的气孔对ABA处理更加敏感,这种超敏感表型在GDl1DN-rop6杂交植株中消失。8)实时观察分析了气孔中微丝骨架对ABA的响应。从不同时间节点记录了ABA诱导保卫细胞微丝重排的过程,总结出微丝重排的变化进程。ABA处理后,保卫细胞中的微丝束由原横向排列逐渐变为纵向排列；微丝束解聚,成束的微丝结构迅速减少；保卫细胞体积明显变化,气孔开度随之减小最终关闭。9)分析比较了野生型与GDl1缺失突变体scn1-1十片的保卫细胞中微丝排列表型。结果发现,缺失突变体scn1-1的保卫细胞对于ABA呈现不敏感,其中的微丝骨架变化与野生型相比在ABA处理后变化不明显。经ABA处理后,scn1-的保卫细胞中大部分微丝仍呈横向辐射状排列。10) GDI1的叁个磷酸化位点均能够被SnRK2.6磷酸化。GDI1蛋白的磷酸化修饰使得它对ROP上GDP的解离具有了更强的抑制作用,从而可以更大程度地抑制了ROP信号传导通路。11)ABA促进SnRK2.6对GDI1的磷酸化。通过体外重建和磷酸化实验证明ABA可以通过信号通路中的关键因子,如PYR1、ABI1和SnRK2.6来调节GDI1的功能。ABA受体PYR1的激活能够抑制ABI1(PP2C类磷酸酶)的活性,这样极具活性的磷酸激酶SnRK2.6便可以对GDI1进行磷酸化修饰,从而调节GDI1的功能。(本文来源于《武汉大学》期刊2012-05-25）
张春玲[5]（2009）在《乙烯、脱落酸和AtMYB44在HrpN_（Ea）诱导植物生长与抗虫防卫信号传导过程中的作用》一文中研究指出革兰氏阴性植物病原细菌产生的harpin蛋白质在植物上可以引起多种效应,包括抗病、抗虫、抗旱,促植物生长等。HrpNEa是最早鉴定的harpin蛋白,由蔷薇科植物(如梨、苹果)火疫病菌(Erwinia amylovora)产生。以前研究表明,HrpNEa多重效应的原因在于它影响了植物不同的信号传导过程。HrpNEa通过脱落酸信号传导来诱发植物耐旱能力,2C型磷酸酶ABI2起关键调控作用。HrpNEa诱导拟南芥对桃蚜(Myzus persicae)的抗性及促进植物生长的作用均由乙烯信号传导通路进行调控,乙烯受体ETR1对HrpNEa诱导抗虫与促进植物生长均起关键作用。信号传导的下游发生分支,一个分支由金属运输蛋白EIN2控制,诱导植物对害虫的抗性；另一个分支由核酸外切酶EIN5进行调控,促进植物生长。作者研究的主要问题是：(1)HrpNEa启动的乙烯与脱落酸信号传导有何关系?(2)HrpNEa通过何种转录因子启动乙烯信号传导?(3)在HrpNEa启动乙烯信号传导的过程中,何种防卫机制参与植物对蚜虫的抗性?1、乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫的不同作用用HrpNEa溶液对拟南芥进行喷雾处理,蚜虫的繁殖数量有所减少。用etr1-1和abi2-1研究发现,乙烯而不是脱落酸在抗虫过程中是关键的,而且这一结果在野生型的药物抑制实验上也得到了验证。在拟南芥的野生型和etr1-1遭遇干旱胁迫时,外源使用HrpNEa可诱导其抗旱反应,而abi2-1没有这种效果,同时抑制野生型植株中脱落酸而不是乙烯合成也可取消这种效果。在另一组实验中,乙烯信号通路下游突变体ein2-1不能引发抗虫而脱落酸信号突变体abil-1在此过程中都没有效果。所有结果显示HrpNEa激活的信号通路可根据植物当时面临的挑战行使不同功能。2、HrpNEa诱导拟南芥抗虫作用过程中的转录因子筛选用HrpNEa处理拟南芥,研究了37个转录因子突变体中桃蚜趋避以及繁殖情况,寻找与植物抗虫性有关的转录因子。首先研究了HrpNEa处理后,突变体中驱避率的情况。在EVP和HrpNEa处理5天后,接种无翅桃蚜,24小时统计桃蚜逃跑的数量计算驱避率。在atmyb44突变体中,驱避率最低,即HrpNEa诱导植物抗桃蚜的效果在该突变体中被严重阻断。其次,通过驱避实验的筛选,选出9个转录因子突变体对蚜虫的繁殖情况进行研究。结果显示,只有在atmyb44突变体中HrpNEa不能抑制蚜虫繁殖。同时根据蚜虫趋避筛选的结果,选取部分基因用Northern方法进行验证。在13个选定基因中,除了MLN21.9外,12个基因上调表达,它们是AtMYB51,AtMYB38, AtMYB108, AtMYBIS, AtMYB30, AtMYB44, AtERF11, RAP2.12, F15H21.12, K13N2.14,AtHB-7和AtC3HC4。进一步的,用Realtime RT-PCR的方法确证转录因子被诱导的情况,结果显示包括AtMYB44在内的9个转录因子基因能被显着诱导。因此,我们筛选到了一个转录因子AtMYB44,可能参与调控HrpNEa诱导的拟南芥抗虫性。3、AtMYB44通过乙烯信号调控因子EIN2控制拟南芥对桃蚜繁殖发生抗性反应AtMYB44是拟南芥的一种转录因子,可以对乙烯发生感应,从而介入植物防卫反应。植物防卫反应经常受乙烯信号传导调控,而乙烯信号传导需要EIN2作为中心调控因子才能完成。我们以前研究表明,EIN2在HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生防卫反应的过程中起关键作用,但AtMYB44调控的蛋白靶标及EIN2的转录调控机理都还不清楚。通过使用遗传学、微生物学及药理学等方法进行研究,我们得到一系列证据,表明AtMYB44、EIN2和乙烯在对HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生抗性的过程中都是必需的因子。野生型拟南芥用HrpNEa处理后,对人工定殖在叶片上的蚜虫产生抗性反应,结果抑制了蚜虫的繁殖能力。这一效应并不能在拟南芥突变体atmyb44内发生,该突变体的AtMYB44基因启动子区被破坏。把野生型AtMYB44启动子中既受HrpNEa诱导又受乙烯诱导的一个片段与AtMYB44编码序列重组,并用重组单元对atmyb44进行遗传互补,互补的结果是把atmyb44的抗蚜能力恢复到野生型水平。将AtMYB44基因与花椰菜花叶病毒35S启动子重组并转入atmyb44,转基因植物获得了组成型表达AtMYB44基因与抗桃蚜繁殖的能力。野生型拟南芥与经过遗传互补atmyb44转基因均能对乙烯发生反应,无论乙烯由人工施加到植物生长环境还是通过HrpNEa诱导而在植物体内产生,两种来源的乙烯作用类似,均可诱导AtMYB44与EIN2两种基因的表达。在atmyb44得到遗传互补的转基因植物细胞内,AtMYB44蛋白定位到细胞核,并与EIN2启动子发生特异结合。用HrpNEa处理植株,既促进了AtMYB44蛋白的产生,也提高了AtMYB44与EIN2互作的能力,还增强了EIN2的表达水平。得到遗传互补的atmyb44转基因系与野生型一样,在不受HrpNEa诱导的条件下,人工定殖的蚜虫可以诱导这两类植物表达AtMYB44和EIN2基因,同时诱导这两类植物对第二次定殖的蚜虫产生抗蚜性反应,而基因表达与抗虫反应在atmyb44体内均不能被蚜虫所诱导。这些试验结果表明,AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对蚜虫的抗性。这一调控过程无论对诱导抗性还是免疫反应均显示功能,代表了植物抵抗食植昆虫的一种重要防卫机制。4、HrpNEa诱导的韧皮部防卫反应有助于拟南芥对蚜虫的抗性植物韧皮部相关的防卫反应(plant phloem-related defense, PRD)在防卫刺吸式昆虫取食中起作用。已知HrpNEa类生物激发子能够激发抗虫信号传导途径,可能参与了韧皮部防卫反应的诱导,但是抗虫途径如何调节植物韧皮部相关的防卫反应反应仍是未知的。原位杂交及化学发光实验结果证明HrpNEa处理后可以诱导韧皮部蛋白及沉积胼胝质,两者在韧皮部积累增加,构成了PRD反应,对趋避蚜虫、减少蚜虫韧皮部取食活动起一定作用。突变体分析表明,HrpNEa诱导植物韧皮部相关的防卫反应需要EIN2和ABI2。5、创新点(1)乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫起不同作用,乙烯对HrpNEa诱导抗虫的效应至关重要,脱落酸对HrpNEa诱导的抗旱过程起关键作用。(2)AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对桃蚜的抗性。(3)韧皮部防卫反应在HrpNEa诱导拟南芥对桃蚜的抗性发生过程中起重要作用。(本文来源于《南京农业大学》期刊2009-05-01）
赵玄之,萧浪涛[6]（2007）在《脱落酸受体及相关信号传导的研究进展》一文中研究指出对脱落酸信号传导的研究主要集中在种子成熟和休眠和气孔的运动上。研究者对脱落酸受体上作了大量的工作,但很长时间来仍没有发现脱落酸受体基因。最近,脱落酸受体的研究有了重大突破。研究者在拟南芥中发现FCA和CHLH两个脱落酸受体基因。(本文来源于《生物技术通报》期刊2007年05期）
胡风庆,王秋雨[7]（2002）在《MAPK和脱落酸信号传导》一文中研究指出ABA在调节种子发育、参与对逆境胁迫的反应中发挥重要作用,使其成为当今研究热点,特别是对ABA与MAPK相互关系的研究。本文就ABA生物学功能及其与MAPK的关系、ABA信号传导级联分子组成、ABA信号传导中的磷酸化、MAPK与ABA信号传导等方面的最新进展予以综述,以对ABA所发挥重要作用的分子机制有深入的认识。(本文来源于《细胞生物学杂志》期刊2002年05期）
脱落酸信号传导论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
ROPs (Rho of plant, ROPs)是植物体内特有的RhoGTPases(小G蛋白),这类蛋白是真核生物体内非常保守的分子开关,在细胞中具有ROPGDP(非活性)和ROPGTP(活性)两种形式。ROPs在植物发育过程中扮演了重要的角色,例如,在植物应对外界环境刺激时,ROPs及其相关调控因子都会随之发生相应的应急反应。RopGEFs是ROPs的正调蛋白,通过促进GDP从ROP蛋白中的解离,加速ROPGTP的激活。在拟南芥基因组中,已被表明的RopGEFs一共有15个,其中14个属于一类含有PRONE结构域的RopGEF家族(从RopGEF1到RopGEF14),而另外一个是含有Dock 180结构域的RopGEF(即SPIKE1)。尽管有研究表明RopGEFs在植物发育中发挥了重要的调节作用,但是RopGEFs在ABA信号传导过程中发挥了怎样的作用,特别是在种子萌发和气孔的运动过程中,相关机制极其匮乏。本论文以拟南芥中的两个RopGEFs (AtRopGEF2和AtSPIKE1)为研究对象,通过对它们的功能缺失和表达量降低的Artifical MicroRNA功能缺陷型突变体的研究,发现AtRopGEF2 (RopGEF2)和AtSPIKE1 (SPIKE1)分别参与了ABA调控的种子萌发和气孔关闭过程,揭示了RopGEFs在ABA信号传导中的调控机制。我们的结果表明,RopGEF2是ABA抑制的种子萌发过程中的负调控因子之一。当ABA存在时,功能缺失突变体,opgef2-ko的种子萌发呈现出对ABA的超敏感表型。进一步的研究表明,ABA可以通过26S泛素-蛋白酶体系统降解RopGEF2,由此减弱下游ROPs信号。我们的结果还表明,RopGEF2的蛋白稳定性与其亚细胞定位以及与ROPs的结合状态密切相关。具体表现为：当RopGEF2与ROPs相结合不仅可以改变RopGEF2的亚细胞定位,同时减弱了ABA诱导的RopGEF2的降解。RopGEF2有明显的线粒体上定位,是该GEF蛋白的独特之处。迄今,还未见有任何一例GEF蛋白定位于线粒体的报道。此外,我们研究了拟南芥中唯一的含有Dock180结构域的RopGEF,即SPIKE1(SPK1),并探讨了它在ABA诱导的气孔运动过程中的功能。结果显示,SPKl参与了ABA诱导的保卫细胞微丝细胞骨架的重排过程。我们发现,SPK1的功能受到了钙离子依赖蛋白激酶CPK3介导的磷酸化的调控。通过体外重构ABA-PYR1-ABI1这一信号级联通路,我们认为ABA通过受体PYR1解除ABI1(PP2C类磷酸酶)对激酶CPK3的抑制作用,从而启动CPK3的功能,促使CPK3对SPK1磷酸化,降低了SPK1与ROP6的结合能力,这样ROPs信号通路的水平受到了阻碍。结果,ROPs信号通路水平的变化最终导致了保卫细胞中微丝细胞骨架的重排,影响了气孔运动对ABA的响应。本论文的主要研究结果包括以下几个方面：1.缺失突变体ropgef2-ko增强了种子萌发对ABA的响应；而互补转基因植株RopGEF2/ropgef2-ko(Com-8和Com-10)的种子萌发表型则与野生型的相似,说明ropgef2-ko种子萌发的超敏感表型与RopGEF2基因的缺失密切相关。因此,该结果说明了RopGEF2参与了ABA抑制的种子萌发过程,并在其中发挥了重要的负调作用。2.荧光定量RT-PCR结果表明RopGEF2在大部分组织中都有表达。通过对RopGEF2pro-GUS的组织表达谱进行分析,发现RopGEF2在发育的胚胎以及萌发的种子中均呈现明显的表达模式,再次反映了RopGEF2在种子萌发过程中不可或缺的作用。3. YFP-RopGEF2的亚细胞定位结果显示出YFP-RopGEF2主要分布在细胞周边(近细胞膜处),细胞质和线粒体中,而PRONE2结构域对于RopGEF2的线粒体定位是必需的,这些结果暗示了在植物体内RopGEF2可能存在独特的调控机制。4.通过酵母双杂、双分子荧光互补以及Pull-down实验表明RopGEF2可以和参与ABA信号传导的3个ROPs (ROP2,ROP6和ROP10)相互作用。进一步的实验结果表明RopGEF2和ROPs的这种相互作用可以改变RopGEF2在细胞中的位置以及蛋白稳定性,说明ROPs参与了RopGEF2的调控过程。5.ABA对RopGEF2的转录水平没有影响,但是它可以通过26S泛素-蛋白酶体系降解胞内的RopGEF2蛋白；这一降解过程主要发生在细胞浆中,暗示RopGEF2的细胞定位与它的蛋白稳定性息息相关。6.通过对SPIKE1(SPK1)表达量下降的转基因amiR-SI K1植株的分析,我们发现,amiR-SPK1转基因株系对ABA呈现超敏感的表型。通过分析amiR-SPK1转基因株系的失水率,证实了SPK1参与ABA诱导的气孔关闭的过程。而且,与CA-rop6杂交抑制了amiR-SPKl转基因株系的气孔表型。这些结果说明SPK1可能是通过ROP6参与ABA调控的气孔关闭过程。7.通过比较分析叶片保卫细胞中微丝细胞骨架对ABA的响应,发现amiR-SPK1转基因株系中保卫细胞的微丝细胞骨架对ABA处理更加敏感。ABA处理后amiR-S K1保卫细胞中的辐射状微丝细胞骨架的比例明显低于野生型保卫细胞中的。8.半体内(semi-in vivo)Pull-down和磷酸化实验表明,钙离子依赖蛋白激酶CPK3可以和SPK1互作并磷酸化SPK1,SPK1的S408位点是CPK3磷酸化的主要靶位点。9.ABA可以降低SPK1和ROP6的结合能力,而用CPKs类激酶的抑制剂W-7处理则消除了ABA的这种抑制效应。这个结果说明ABA可以抑制SPK1和ROP6的结合,而且这种抑制作用是依赖于CPKs的激酶活性的。10.通过体外重构实验以及磷酸化实验,我们发现ABA可以通过信号通路中的关键成员,如受体PYR1、磷酸酶ABI1和钙离子依赖蛋白激酶CPK3来调节SPK1的磷酸化水平。我们的结果暗示了ABA受体PYR1可以抑制PP2C磷酸酶AB11的活性,从而释放并激活了蛋白激酶CPK3的活性,而活化的CPK3可以磷酸化SPK1,最终影响SPK1的功能,调控胞内ROPs信号的水平。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
脱落酸信号传导论文参考文献
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