作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理

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1、项目名称：作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理首席科学家：武维华中国农业大学起止年限：2006.1至2010.12依托部门：教育部中国科学院科研中国[www.SciEi.com]收集于网络，仅供参考一、研究内容下述6个方面分别为6个课题的主要研究内容：1、植物细胞感受、传递、响应高盐、低温等胁迫的细胞信号转导分子机理：包括探讨植物小分子与多肽激素、类受体激酶、胞内钙信使、细胞骨架、蛋白质可逆磷酸化等参与的逆境信号转导途径组分及其相互间的网络调控关系等。具体研究内容包括：（1）、介导高盐、低温逆境信号感受与传递的质外体

2、多肽、类受体激酶及渗透敏感膜蛋白的分子鉴定与作用机制研究；（2）钙、磷脂酶D/磷脂酸及H2O2等第二信使在植物响应高盐、低温胁迫信号转导中的分子作用机制；（3）钙信使上游的钙离子通道、下游的钙依赖型蛋白激酶（CDPK）和CBL/CIPK基因家族成员参与植物应答高盐、低温胁迫的的功能基因组研究；（4）细胞微管和微丝骨架感受或传递高盐、低温胁迫信号的+分子机理；（5）蛋白激酶PKSs对H-ATPase的分子调控机制及在植物耐碱性状表达中的功能。2、作物响应高盐、低温等胁迫的基因转录调控机理：包括对逆境诱导转录因子家族（如

3、WRKY、NAC、MYB、bZIP等家族）成员及其作用的启动子调控元件的克隆和功能分析等。本课题主要研究内容可概括为转录因子上游调控因子、转录因子、转录下游调控机制三个层次（见以下示意图），具体内容包括：（1）ERFs类转录因子的上、下游基因的克隆及其编码蛋白的生化分析和其启动子区域调控元件的研究，分析此类转录因子在乙烯及ABA信号途径中的分子调控作用机制；（2）依赖ABA的转录调控中的上游调节因子的鉴定及功能分析，研究其调控相应转录因子的机制及参与ABA和非生物胁迫信号转导的网络调控机制；（3）分析与植物响应高盐、

4、低温胁迫密切相关的一些重要转录因子（如WRKY6、WRKY78、bZIP2、bMyb3、bHLH、Dof2）及转录因子结合蛋白（如TTG1等）的功能与作用机制，克隆与逆境应答相关的新的转录调控因子并对其功能和作用进行分析；（4）与课题1合作，分析研究WRKY、bZIP、bMyb和bHLH等家族部分成员活性受磷酸化调控的分子机制，鉴定并研究3-5个重要的转录因子蛋白激酶；（5）与课题3、4合作，鉴定所克隆的转录因子调控科研中国[www.SciEi.com]收集于网络，仅供参考的、与逆境应答相关的靶基因，分析这些基因的产

5、物所参与或调节的抗逆代谢过程（如细胞壁成分、色素等次生代谢途径及小分子渗透物质、无机离子等的积累与分配）。3、模式植物和作物耐盐、耐低温性状和关键代谢途径相关的重要新基因的克隆和功能分析：具体研究内容包括：（1）利用已经获得的2个耐高盐（skc1和st1）、2个耐低温水稻突变体（qsct1和qsct5）、5个耐高盐拟南芥突变体（hst1∼hst5）和3个耐低温拟南芥突变体（ltt1,ltt2,lts1）克隆重要耐盐和耐低温相关基因，并研究这些基因的表达调控和生化功能；（2）研究对渗透胁迫敏感、编码膜通道蛋白的OSR家

6、族10个成员（OSR1∼OSR10）的功能；（3）通过对拟南芥和水稻在高盐、低温处理下的基因表达谱（基因芯片）的分析获得耐高盐、耐低温新基因信息（已完成盐胁迫诱导的拟南芥和水稻基因芯片分析），利用相应基因的T－DNA插入突变体进行耐盐、耐低温表型分析鉴定及相关的遗传学研究，详细分析研究其中显著影响植株耐盐、耐低温表型的基因的功能；（4）与课题1、2、4、5合作，分析研究并建立上述与耐盐、耐低温相关的基因之间的互作关系及调控网络。4、重要耐逆资源植物重要耐盐、耐低温性状和关键代谢途径相关的重要新基因的克隆和功能分析：课

7、题拟开展的研究工作内容主要包括：（1）利用野生稻和栽培稻杂交选育的渗入品系，从中筛选出一些具有明显耐低温、耐盐的材料；利用Affymetrix最新的水稻全基因组芯片对这些渗入品系进行表达谱分析，结合对亲本和杂交后代的基因型分析、验证，鉴别出与耐低温、耐盐等抗逆表型密切相关的基因，并对其中的重要新基因进行功能和表达调控分析；（2）根据小盐芥与拟南芥基因表达谱的比较分析，克隆由盐胁迫特异诱导的、可能与小盐芥的特殊耐高盐性状密切相关的一些基因，如ATHB7和NAC等编码转录因子的基因及表达受这些转录因子调控的一些重要基因K

8、IN1、KIN2、COR47、COR78（RD29A）、LTI65（RD29B）等（见附图）；（3）利用小盐芥和野生稻的EMS诱变或T-DNA插入突变体库筛选高度耐盐或对盐胁迫高度敏感、耐低温的突变体，并进行基因克隆与基因功能分析；（4）利用生活在不同极端生态环境条件下（低温、盐碱、高海拔）的不同生态型拟南芥及其杂交后代筛选高度耐盐或对盐胁迫高