猕猴桃E3泛素连接酶AcSINAT3在干旱胁迫中的功能分析

Kiwifruit, originated from China, has a great economic value. However, its yield and quality are severely affected by drought stress. Previous studies have showed that SINA proteins, a sub-family of the E3 ligase, function in plant response to drought stress. Our preliminary work also indicates that AcSINAT3 gene from kiwifruit can be induced by drought stress. To fully understand the biological function of AcSINAT3 in response to drought stress in fruit trees, the expression pattern and the response of AcSINAT3 to drought stress in kiwifruit will be investigated at gene, protein, cell and tissue levels. AcSINAT3 overexpression and RNAi transgenic plants will also be generated to examine the changes of physiological and biochemical parameters, and the expression levels of drought-related genes between wild type and transgenic kiwifruit. Finally, yeast two-hybrid, BiFC and Co-IP analyses will be carried out to verify the possible interaction and target proteins of AcSINAT3. The implementation of this project will help us to reveal the biological function of AcSINAT3 in response to drought stress in kiwifruit, and provide a theoretical basis for the genetic engineering of fruit trees with improved drought resistance.

猕猴桃起源于我国，具有重要的经济价值，而干旱胁迫是影响其产量和品质的关键因素之一。前期的研究表明，E3泛素连接酶SINAs参与植物对干旱胁迫的响应。我们发现猕猴桃E3泛素连接酶基因（AcSINAT3）受干旱胁迫诱导。为深入研究其在猕猴桃响应干旱胁迫中的功能和作用机制，本研究将从基因、蛋白、细胞和组织等不同水平检测其表达情况，验证其对干旱的响应。通过创制AcSINAT3过表达和沉默表达（RNAi）转基因猕猴桃材料，分析干旱胁迫下转基因猕猴桃抗性相关生理生化指标和相关基因的表达变化，揭示其在猕猴桃响应干旱胁迫中的生物学功能。最后通过酵母双杂、BiFC及Co-IP等分析鉴定其互作蛋白及靶蛋白。本项目的实施将阐明AcSINAT3在猕猴桃响应干旱胁迫中的生物学功能，为培育抗逆果树新品种奠定理论基础。

SINA E3连接酶是植物体中一类RING型E3泛素连接酶，通过降解不同的靶蛋白参与植物生长发育和逆境胁迫响应，但有关猕猴桃中SINA蛋白的功能研究尚未见报道。本项目以猕猴桃基因组数据库为基础，通过同源比对分析鉴定出猕猴桃的11个AcSINA基因，并进行了系统的生物信息学分析。11个AcSINA基因分布于猕猴桃的10条染色体上，编码了典型的SINA蛋白，具有保守的RING结构域和SINA结构域。11个基因均由3个外显子和2个内含子组成，与拟南芥的SINA基因在系统进化上具有线性关系。表达模式显示11个基因在猕猴桃的根茎叶中均表达，不同的家族基因分别对不同的逆境胁迫发生响应。对AcSINA2基因深入的功能研究分析发现，该基因在猕猴桃的茎中表达量最高，对ABA和低温胁迫的响应明显。亚细胞定位显示AcSINA2蛋白以点状形式分布于细胞质中。过表达该基因的转基因拟南芥和猕猴桃均表现出对ABA敏感的表型，证明其参与了植物体对ABA的响应调节。本项目的实施不仅揭示了猕猴桃SINA基因家族的基本特征，同时对功能基因进行了进一步的研究，揭示了猕猴桃AcSINA2基因的生物学功能和参与的生物学过程，为猕猴桃的遗传改良提供了理论基础。