一个新的拟南芥PP1磷酸酶（PIPE）调节赤霉素信号转导通路的研究

拟南芥赤霉素信号通路通过GA与受体GID1结合，调节DELLA蛋白的降解和PIFs的活性，诱导植物生长。DELLA的降解主要通过其泛素化调控，而目前推测蛋白磷酸酶PP1也可能调节了DELLA的活性。利用首次筛选到的一个全新的PP1突变体pipe，通过cDNA文库筛选，微阵列分析，激素含量测定，蛋白互作手段如酵母双杂交、双分子荧光互补和免疫共沉淀，蛋白去磷酸化等技术，研究PIPE如何调节 DELLA的稳定性？PIPE调控GA信号转导通路的分子机理是什么？PIPE还可能参与了哪些环境信号转导以及如何调控?.本项目从分子遗传角度研究去磷酸化对GA信号转导途径的调控，有望深入揭示磷酸酶在植物信号转导过程中的调控方式，为植物激素信号通路的研究提供新的理论依据。预期阐明磷酸酶PIPE参与调控的GA信号通路，在国际著名期刊发表高水平学术论文2-3篇，培养博士生4名，硕士生5-8名.

赤霉素（GA）是植物生长发育中的关键植物激素，GA响应基因的启动依赖于负调控因子DELLA蛋白的泛素化降解，而磷酸化修饰可能参与了DELLA蛋白的稳定性调节。通过大量筛选EMS诱变的拟南芥突变体库，我们获得了一个蛋白磷酸酶突变体pipe（phosphatase induced pleiotropic effect），其植株极端矮化，花序茎极短，真叶表皮细胞形态异常。PIPE蛋白主要定位在细胞核和细胞膜上，与DELLA蛋白RGA和GAI在体外、体内均有直接相互作用，并在遗传上位于二者上游。PIPE参与GA信号通路，促进GA介导的DELLA蛋白降解。PIPE可将DELLA蛋白去磷酸化，而突变的pipe则不能将DELLA去磷酸化，导致DELLA蛋白的降解变慢以致过量积累，从而使GA信号阻断，出现了矮化等GA信号突变体表型。进一步通过EMS二次诱变，我们筛选到了恢复pipe株高、花序茎和表皮细胞形态的生长素运输蛋白2562突变体，其恢复并不依赖于DELLA蛋白降解。2562与PIPE在囊泡膜上互作，通过相互拮抗调控茎形成层活性。总之，PIPE调节的DELLA蛋白的去磷酸化在GA信号通路中起了非常重要的作用，表明可逆磷酸化修饰是GA信号转导过程中的一种新的调节方式。同时，生长素运输蛋白2562与PIPE以相互拮抗的方式调控形成层活性，是一种新的茎发育调控模式。本项目执行期间，共培养博士生2名，硕士生13名，在国际刊物上发表文章3篇。