拟南芥CARK5激酶响应脱落酸信号的研究

为了研究拟南芥脱落酸（Abscisic acid，ABA）受体的翻译后修饰，本研究以能够磷酸化ABA受体的激酶CARK5作为研究对象，通过构建了转基因株系来检测CARK5在ABA信号途径中的功能.结果显示： CARK5能够促进ABA介导的抑制种子萌发、幼苗的形态建成以及主根的生长，但是过表达激酶失活型CARK5m（CARK5N250A）则跟突变体cark5表型类似.拟南芥中过表达CARK5增强植株抗旱性；ABA处理后，ABA响应标记基因RAB18表达量增加.这些结果说明，CARK5通过可以磷酸化ABA受体，正调控ABA信号通路.     

拟南芥ABA受体与UGT71B6的相互作用研究

为进一步分析ABA尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶UGT71B6参与植物抗逆反应的具体机制,本研究通过体外酵母双杂交实验与GST-Pull down实验、体内双分子荧光互补实验(BIFC)分析了ABA受体RCARs与UGT71B6之间的相互作用关系.实验结果显示ABA受体RCAR12、RCAR13与UGT71B6,在体内、体外均存在直接的相互作用.研究表明UGT71B6的生理功能与ABA受体之间存在重要联系, UGT71B6可能通过ABA受体的介导参与了植物逆境应答反应.实验结果也为初步探究ABA受体是否参与ABA稳态调节过程提供一定参考.     

神经退行性疾病相关蛋白的翻译后修饰

特定靶蛋白的翻译后修饰对其执行细胞功能有重要作用,是细胞对生长、分化和应激等信号刺激所产生的调节功能的一种反应.翻译后修饰包括磷酸化修饰、乙酰化、甲基化、泛素化、类泛素化等不同的修饰.在神经退行性疾病的研究中,翻译后修饰对疾病的发生和病理影响日益受到人们的重视,我们对磷酸化、泛素化和类泛素化(SUMO化)修饰与神经退行疾病的关系及本实验室的工作进行介绍.     

抑制bri1表型的ABI突变体的筛选

油菜素甾醇(BR)是一类重要的调控植物生长发育的激素.脱落酸(ABA)是一类重要的帮助植物适应逆境的激素.之前的研究表明BR和ABA信号对萌发率的调控存在拮抗作用,BR合成或信号缺失的突变体在萌发率上对ABA更加敏感.为了进一步研究BR与ABA信号通路互作的分子机制,采用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变bri1-301(BR受体BRI1的一个弱突变体),0.75μmol/L ABA的培养基上筛选对ABA不敏感的突变体.经过多次连续世代筛选,获得了大约40个稳定的株系,发现其中8个株系与abi1、abi5 ABA不敏感突变体的萌发率相似.通过利用PCR扩增ABI1、ABI2、ABI3、ABI4和ABI5基因并测序,鉴定到bri1-301背景下的4个ABA不敏感突变体abi2-8、hab2-1、abi3-21和abi4-13,表明ABA与BR信号的互作可以不依赖BR受体调控种子的萌发,为ABA与BR信号互作提供了遗传的证据.     

酵母双杂交筛选与脱落酸受体相互作用的蛋白质及其重转酵母的验证

脱落酸（abscisic acid,ABA）是一种重要的植物激素,它能使植物适应逆境胁迫,从而调节植物的生长发育状况.现今ABA受体已被公认为RCARs/PYR/PYLs家族蛋白.本实验通过拟南芥为模式植物,利用酵母双杂交系统共转化方法从拟南芥cDNA文库中筛选与RCAR3相互作用的蛋白质,获得多个阳性克隆,从中选取一个与生长素调节相关的基因NIT1的全长cDNA重新转化酵母验证,发现与RCAR3仍然有相互作用,排除了假阳性的可能.从而为下一步研究该基因与RCAR3的相互关系做好了准备.     

蛋白质翻译后修饰研究概述

在整个生物发展过程中,蛋白质翻译后修饰拥有非常特殊的功能及非常重要的意义,它使蛋白质的结构变得复杂,功能更加完善,调节更加精细,作用更加独特,因此,对蛋白质进行不同修饰类型的作用机制的研究,了解蛋白修饰的原理、种类和其功能对防患重大癌症有特殊功效。在生物体内,各种翻译后修饰过程不是孤立存在的,本文对蛋白质翻译后修饰的几种常见类型进行了概述,讨论了常见翻译后修饰类型、生物功能、检测技术。     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

ABA生理功能与信号转导相关综述

本文主要介绍了脱落酸(absicsic acid,ABA)作为一种重要植物激素,其发现历史,在植物体内的分布,对植物生长发育的生理作用。同时ABA对植物抵御非生物胁迫方面也有重要作用,因此本文还介绍了ABA诱导的逆境应答的主要基因及其功能,探讨了ABA响应基因与逆境胁迫关系,并对其信号转导途径和目前最新进展做了归纳和总结。     

ABA与Ca~(2+)-CaM对草莓叶片抗氧化防护酶系统影响

用外源植物激素脱落酸ABA(abscisic acid,ABA)处理草莓叶片,草莓体细胞的抗氧化防护酶活性升高,表明ABA作为植物信号分子可以诱导草莓这一对干旱较为敏感的植物的逆境响应.Fluridone处理未能抑制草莓细胞对外源ABA的响应.进一步研究表明,钙调素(Calmodulin,CaM)作为Ca2+传感蛋白,介导了草莓叶片细胞ABA的下游信号事件.     

拟南芥CARK11参与ABA介导的生理功能研究

为了探究CARK11在ABA介导的生理进程中的具体作用,本研究以拟南芥哥伦比亚生态型(WT)、CARK11功能缺失突变体cark11和回补激酶丧失CARK11^N203A(com-CARK11m)以及过表达转基因株系(OE-CARK11)为研究对象,探究CARK11在种子萌发、幼苗形态构建、主根生长与干旱响应中发挥的作用.结果显示：相比WT,ABA促进了cark11和com-CARK11m的种子萌发、子叶变绿和主根伸长,而OE-CARK11被抑制. qRT-PCR检测RAB18和RD29a的表达量,发现过表达CARK11促进RAB18和RD29a表达;ABA处理后,这种促进作用更强.干旱实验发现,OE-CARK11耐旱性增加,而cark11和com-CARK11m耐旱性弱于WT.这些结果表明：CARK11作为ABA信号通路的正调控因子抑制拟南芥的种子萌发、子叶变绿和主根生长;同时在干旱胁迫中具有积极作用;另外CARK11在ABA信号途径中的功能依赖激酶活性.     

山梨醇、ABA和干燥处理对玉米愈伤组织生长的影响

以长期继代培养的玉米愈伤组织为材料,研究了山梨醇、ABA和干燥48h对愈伤组织生长的影响.结果表明,同一基因型随着继代次数的增多,愈伤组织的生长量呈下降趋势;除自交系87-1外,40g/L或50g/L质量浓度的山梨醇能够加快愈伤组织的生长;ABA处理对愈伤组织生长量的影响不明显,仅个别基因型的生长量比对照有所增加;48h干燥处理对所有基因型愈伤组织的生长都有明显的促进作用.比较山梨醇、ABA和干燥48h处理,干燥48h在提高玉米愈伤组织生长量方面效果最好,并且操作简便、没有基因型的差异,具有广泛的适用性.     

叶面喷施ABA对香樟幼树抗寒性的影响

用不同浓度(0,5,15,25 mg/L)的脱落酸(ABA)溶液叶面喷施香樟幼树,测定香樟叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子自由基、电解质外渗率等五项生理指标.结果表明,在处理浓度范围内,脱落酸(ABA)溶液15 mg/L喷施叶片,能明显提高香樟幼树的抗寒性.     

蚕豆类水孔蛋白基因的克隆及表达

为了解水孔蛋白在气孔运动中的作用,通过5′/3′RACE(rapid amplification of cDNAends)技术从蚕豆(Vicia fafba)叶片表皮cDNA中克隆出1个编码290个氨基酸的类水孔蛋白基因VfPIP1(Vicia faba plasma membrane intrinsic protein gene),GenBank登录号为AY667436.应用计算机软件对VfPIP1的氨基酸序列分析表明,VfPIP1含6个跨膜区,具有质膜水孔蛋白的特征信号序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN,属于PIP1亚家族成员.原位杂交及Northern blot分析显示,VfPIP1在保卫细胞中有较强的表达信号,并受脱落酸(ABA)诱导.上述结果为研究水孔蛋白VfPIP1在气孔运动中的作用及其活性调节机制打下了基础.     

棉纤维发育过程中内源激素含量和过氧化物酶活性的变化及其与纤维素累积和纤维比强度关系的研究

选用纤维比强度差异较大北疆推广品种新陆早10号和新陆早16号，研究纤维发育过程中生长素（IAA）、脱落酸（ABA）含量和过氧化物酶（POD）活性的变化及与纤维素累积和纤维比强度的关系。研究结果表明：纤维中I从含量从花后10d开始升高，花后25-35d达到高峰值，与纤维索累积快速增长期基本吻合。纤维中ABA含最在花后呈双峰曲线变化，2个峰值出现时间分别为花后15-20d和40-45d；第1个峰值过后，纤维素开始大量累积；第2个峰值过后纤维素累积速率显著下降。两峰值之间的ABA含量对纤维素的累积有一定的影响。POD活性变化呈单峰曲线，峰值出现在花后25d左右，其变化趋势与纤维素累积速率的变化趋势基本一致。纤维素累积随着IAA含量和POD活性高峰而进入快速累积期。不同品种间纤维比强度与纤维素最大累积速率、高峰期内的累积量呈显著的负相关（r=-0．829＊和r=-0．845-）。IAA、ABA含量和POD酶活性影响纤维素的累积速率和累积量，进而影响纤维比强度。     

水分胁迫下Ca2+与甘蔗内源ABA的关系

本文选取甘蔗（Saccharum officinarum L．）福农95—1702为材料，结合钙离子螯合剂EGTA预处理，对水分胁迫下Ca^2＋与内源激素ABA的关系进行研究。结果表明，30％PEG处理下，甘蔗幼苗叶片中的内源ABA含量升高。1—3mmol／L的EGTA预处理显著抑制了水分胁迫下内源ABA的累积。这些结果表明Ca^2＋可能参与了水分胁迫下ABA的合成和释放，第二信使Ca^2＋与ABA所介导的信号转导之间可能存在交流与互作，协同调节甘蔗的抗旱性。     

ABA对拟南芥los5-1突变体及其野生型保卫细胞质膜内向K~+通道的调节

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)ABA缺失突变体los5-1及其相应野生型为材料,用细胞质膜钙离子通道的抑制剂LaCl3和细胞内钙离子的螯合剂EGTA处理,运用膜片钳技术探讨在ABA调节突变体和相应野生型保卫细胞质膜内向K+电流过程中Ca2+的作用.实验结果表明ABA均可以明显抑制拟南芥C24野生型及其突变体los5-1保卫细胞原生质体的内向K+电流,而且ABA对los5-1突变体及其相应野生型保卫细胞质膜内向K+通道的调节具有不同的Ca2+依赖性,说明ABA对突变体和野生型的K+通道     

水稻愈伤组织根分化过程相关基因的初步筛选

水稻愈伤组织在N6培养基上可以保持稳定的增殖而不分化,而培养在含有ABA的N6培养基上的愈伤组织就可以被诱导分化,进而形成根.根据这种生理学特征,分别提取了生长在两种不同培养基上的愈伤组织的RNA,与水稻cDNA芯片杂交.通过分析两种愈伤组织基因表达的差异,共找到271个与水稻愈伤组织根分化过程相关的cDNA克隆,其中107个基因表达被诱导,164个基因表达被抑制.这些初步结果为进一步研究愈伤组织分化生根的分子机理提供了研究线索.     

Roles of a sustained activation of NCED3 and the synergistic regulation of ABA biosynthesis and catabolism in ABA signal production in Arabidopsis

ABA, acting as a stress signal, plays crucial roles in plant resistance to water stress. Because ABA signal production is based on ABA biosynthesis, the regulation of NCED, a key enzyme in the ABA biosynthesis pathway, is normally thought of as the sole factor controlling ABA signal production. Here we demonstrate that ABA catabolism in combination with a synergistic regulation of ABA biosynthesis plays a crucial role in governing ABA signal production. Water stress induced a significant accumulation of ABA, which exhibited different patterns in detached and attached leaves. ABA catabolism followed a temporal trend of exponential decay for both basic and stress ABA, and there was little difference in the catabolic half-lives of basic ABA and stress ABA. Thus, the absolute rate of ABA catabolism, i.e. the amount of ABA catabolized per unit time, increases with increased ABA accumulation. From the dynamic processes of ABA biosynthesis and catabolism, it can be inferred that stress ABA accumulation may be governed by a synergistic regulation of all the steps in the ABA biosynthesis pathway. Moreover, to maintain an elevated level of stress ABA sustained activation of NCED3 should be required. This inference was supported by further findings that the genes encoding major enzymes in the ABA biosynthesis pathway, e.g. NCED3, AAO3 and ABA3 were all activated by water stress, and with ABA accumulation progressing, the expressions of NCED3, AAO3 and ABA3 remained activated. Data on ABA catabolism and gene expression jointly indicate that ABA signal production is controlled by a sustained activation of NCED3 and the synergistic regulation of ABA biosynthesis and catabolism.     

NCED3基因雌二醇诱导表达对ABA合成酶基因和代谢酶基因表达的影响

胞内ABA信号系统是否存在正反馈调节,一直存在争论.借助于雌二醇诱导的基因表达体系,对ABA合成关键酶基因NCED3超表达,结果发现,由于NCED3限速酶基因的高表达提高了内源ABA信号水平,进而上调了ABA合成酶基因ZEP、AA03等的表达水平,-gitt~了代谢酶基因CYPT07A3的表达.研究显示内源ABA信号水平存在正负两种反馈调节机制,植物特定生理过程中ABA信号池的高低是两种调节的协同结果.