氧化胁迫(H2O2)引起的钙信号转导途径的研究
植物的生长会受到各种各样的生物胁迫和非生物胁迫的限制，其中生物胁迫（Biotic stress）包括病原菌侵染及虫害，非生物胁迫(Abiotic stress)包括干旱胁迫、冷胁迫、热胁迫、盐碱胁迫等。在抵御外界胁迫的过程中，植物进化出了应对胁迫的精密、复杂且有效的防御机制，并且进化出了响应不同胁迫的信号转导、转录调控途径。当植物受到胁迫后，质膜和细胞器膜上的感受器感受到胁迫信号，胞外或液泡、内质网等胞内钙库中的钙离子释放进入细胞内，使得细胞质中的游离Ca2+（cytosolic free Ca2+，[Ca2+]cyt）浓度瞬时升高，破坏[Ca2+]cyt稳态，产生钙震荡，这些信息编码为钙信号，由调节蛋白激酶等解码后激活下游通路，引起一系列的胁迫响应及其生理过程。其中，钙信号能激活NADPH氧化酶产生活性氧（ROS），ROS作为重要的第二信使参与植物的生长、发育和细胞信号转导，ROS积累损伤植物细胞活性并影响基因表达、新陈代谢、生理、生长及发育等。目前对氧化胁迫诱导的下游通路研究已经较多，而缺少对氧化胁迫诱导的上游钙信号感受机制的研究。 本实验利用钙成像系统与荧光指示剂法，通过检测水母荧光蛋白（AEQUORIN）与钙离子结合所产生的荧光强度间接检测胞内钙离子浓度，用H2O2处理EMS诱变的稳定表达AEQUORIN的转基因拟南芥突变体库，筛选早期钙信号缺失的突变体，并进一步探究氧化胁迫诱导钙信号的分子机制。目前取得了以下成果： 1.通过H2O2处理EMS诱变的拟南芥突变体库，结合了imaging表型筛选、信号通路的特异性验证，获得了H2O2胁迫下胞内早期钙信号缺失的突变体，其中hic1（hydrogen peroxide induced calcium increase）在H2O2处理下，胞内钙信号缺失显著。 2.已完成候选突变体hic1与亲本回交后自交第三代（Backcorss F3 generation，BF3）的imaging表型筛选，建立突变体回交群体，为基因组重测序做准备。 3.完成突变体hic1全基因组重测序，得到了突变区间。用图位克隆法mapping突变基因具体位点，为后期的基因的功能验证做准备。 4.用不同浓度的H2O2胁迫处理hic1，并选取盐胁迫处理hic1观察根长生长情况，发现盐胁迫下hic1更为敏感。 经过以上研究，我们期望能揭示植物感受并应答胁迫上游信号的相关分子机制机制，并且对植物感受氧化胁迫做出全面的解释。
氧化胁迫;钙信号转导;水母荧光蛋白;图位克隆
杭州师范大学
硕士
植物学
裴真明;吴飞华
2018
中文
Q945.78
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）