感应渗透变化的原初分子（EROS1）的功能验证

Adversities such as draught has an increasingly serious impact on the crop yield. Scientists eager to find the primary messengers or receptors that receiving and transducting the draught stimuli, but it still remains obscure to this day. In an attempt to identify this kind of molecule, we transfected CHO cells with the CDS library of Arabdopsis membrane protein and identified sevral lines which sensitive to osmotic stimuli.The genes were cloned and one member, EROS1 could cause the intracellular Ca2+ concentration promptly rise.Based on these results,we try to determine the electrophysiological characterization and osmotic gating property of EROS1,to identify its functional domain related to osmotic sensing and the Ca2+ signals transduction as well as to isolate the interacting factors of this protein.Morever,by employing anti-genetic and trangentic approaches to confirm the phenotype of eros1 mutant，especially the rapid reponsiveness to osmotic stress.

干旱等逆境胁迫对作物产量的影响越来越严重，从感应渗透的原初反应出发，寻找干旱胁迫信号接收和传递的第一信使分子或受体分子，一直是人们追求的目标。迄今为止，仍不清楚，因为大多的受体为膜蛋白，我们以拟南芥膜蛋白CDS文库为研究对象，转染动物细胞系，筛选出对渗透变化快速反应的多个细胞株，进而克隆基因，经初步研究现已发现EROS1可形成快速的钙离子第二信使内流。本课题以此为切入点，深入分析EROS1作为第一信使分子的特性，分析该蛋白的离子选择性、渗透门控特性等，鉴定出接受干旱早期刺激的结构元件和导致钙离子信使信号传递的结构元件，探索分离出该蛋白的相互作用或调节分子，确认eros1突变体的表型，尤其是对渗透胁迫的快速反应, 结合反向遗传学和转基因的方法在体内理解作EROS1为原初信号接收分子的特性。

在干早、低温及盐害等逆境条件下，植物细胞需要感受外部的逆境环境信号并跨越细胞膜将信息输进细胞，从而诱导相应基因的表达，产生各种生物反应。到目前为止还没有发现在植物细胞膜上存在能够感受干早、低温以及盐害等逆境的受体。从感应渗透的原初反应出发，在植物体内寻找干旱胁迫信号的接收和传递的第一信使分子或受体分子，一直是人们追求的目标。在真核生物中，几乎所有的环境刺激都能引起离子特别是钙离子的跨膜流动，但是，人们对于生物体中钙离子流的分子和遗传机制研究得并不清楚。我们对模式植物拟南芥中的一些候选基因进行筛选，将它们分别表达在动物细胞CHO中，用钙成像的方法检测它们在高渗透压刺激下胞内钙离子浓度的变化，鉴定到一个在高渗刺激下能够介导胞内钙离子浓度升高的膜整合蛋白，基因号为At4g22120，我们将它命名为拟南芥渗透胁迫早期反应基因1 （Arabidopsis Early Responsive to Osmotic Stress 1, AtEROS1) 。钙成像和电生理实验显示AtEROS1蛋白具有高渗激活的钙离子透过性离子通道活性，同时对Na+， K+， Ca2+离子都具有透性，它表现出非整流的瞬时激活的电生理特性。这些特性暗示它有可能是拟南芥中高渗胁迫的一个感受蛋白。为了在拟南芥中进一步研究EROS1蛋白的功能，我们分析了基因的组织表达模式，发现该基因主要表达在拟南芥的根中 。虽然我们没有发现拟南芥eros1突变体有明显的表型，但是，我们获得的这些结果将为对拟南芥该家族的同源基因进行更为深入的研究奠定了坚实的基础。