擬南芥中依賴PAT10定位液泡膜的CBL-CIPK途徑調(diào)控氣孔運動.pdf

1、氣孔由兩個保衛(wèi)細胞圍合而成，被形象的稱為“植物的嘴巴”，對于CO2的吸收、水分的蒸騰、病原菌的防御以及對外界嚴酷環(huán)境的響應如干旱等都具有十分重要的作用。許多環(huán)境刺激都可以調(diào)節(jié)氣孔運動，這些環(huán)境信號刺激植物激素ABA的產(chǎn)生，ABA誘發(fā)一系列的下游信號轉(zhuǎn)導以及下游基因的表達。因此，揭示植物氣孔運動的調(diào)控機理及信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡，可以為我們了解植物的抗逆提供理論指導。
　　早期的ABA信號轉(zhuǎn)導過程包含了鈣離子的內(nèi)流和胞質(zhì)鈣水平的升高，這一過程

2、已有很多報道，比如CPK可以在這一信號過程中感受鈣信號并正調(diào)控ABA下游的信號響應過程。然而，關于負調(diào)控ABA信號途徑的研究報道較少。本論文以模式植物擬南芥的保衛(wèi)細胞為研究材料，報道了棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶PAT10可以調(diào)控保衛(wèi)細胞中CBL2和CBL3的液泡膜定位，進而招募CIPK，最終通過抑制液泡的碎片化，負調(diào)控氣孔運動過程中的ABA的信號轉(zhuǎn)導途徑。這一研究可增強人們對ABA信號途徑的認知。本實驗的主要研究結(jié)果和結(jié)論如下:
　　(1)

3、pat10保衛(wèi)細胞對ABA的響應超敏感
　　pat10表現(xiàn)出多方面發(fā)育的表型，其突變體保衛(wèi)細胞對ABA的響應超敏感。在保衛(wèi)細胞中特異性的敲除PAT10也得到了跟突變體相似的表型。
　　(2) cbl2 cbl3保衛(wèi)細胞對ABA的響應超敏感
　　cbl2 cbl3保衛(wèi)細胞對ABA的響應也超敏感暗示PAT10在保衛(wèi)細胞中的功能通過CBL2和CBL3來實現(xiàn)。
　　(3) pat10和cbl2 cbl3保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體中

4、Ca2+內(nèi)流加快，[Ca2+]cyt含量升高
　　通過膜片鉗的實驗檢測保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體在施加ABA后Ca+的內(nèi)流水平，發(fā)現(xiàn)突變體中Ca2+內(nèi)流加快。以胞質(zhì)定位的水母素蛋白檢測了施加ABA后[Ca2+]cyt水平，發(fā)現(xiàn)突變體保衛(wèi)細胞中的[Ca2+]cyt含量升高。用鈣離子通道的阻滯劑LaCl3和Ca2+的螯合劑EGTA處理發(fā)現(xiàn)，突變體保衛(wèi)細胞對ABA超敏感的這一表型得到恢復。以上結(jié)果表明PAT10-CBL2/3可通過調(diào)節(jié)鈣信號來對A

5、BA做出響應。
　　(4) patl0和cbl2 cbl3保衛(wèi)細胞在響應ABA后液泡的碎片化更為嚴重
　　通過INT1-GFP標記了pat10、cbl2 cbl3以及野生型的保衛(wèi)細胞液泡，發(fā)現(xiàn)在ABA誘導氣孔關閉過程中，pat10、cbl2 cbl3的保衛(wèi)細胞液泡碎片化嚴重，通過過表達NHX2，一類鉀離子內(nèi)流入液泡的離子通道，發(fā)現(xiàn)pat10、cbl2 cbl3的保衛(wèi)細胞液泡碎片化嚴重的表型得到恢復。這暗示了突變體保衛(wèi)細胞碎片

6、化嚴重的表型與液泡中K+的內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡有關。
　　(5) CIPK9和CIPK17參與該氣孔對ABA的響應過程
　　CBL響應鈣信號后可以跟CIPK結(jié)合，解除CIPK的自抑制，起始下游的信號調(diào)控。研究結(jié)果顯示CIPK9和CIPK17可以與CBL2和CBL3在液泡膜上互作，而且cipk9和cipk17的保衛(wèi)細胞都對ABA表現(xiàn)出超敏感的表型。這說明CIPK9和CIPK17位于氣孔運動過程中PAT10-CBL2/3的下游，負調(diào)控保衛(wèi)