水稻MAPK磷酸酶OsIBR5参与非生物胁迫应答及其机理研究

MAPK磷酸酶（MKPs）能够与促分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）互作并使其失活，从而参与不同非生物胁迫信号应答。我们前期发现一个水稻MKP（OsIBR5）可以受非生物胁迫（如PEG等）诱导短暂上调表达；其过表达转基因烟草表现为耐旱性下降。有趣的是，OsIBR5可与烟草MAPK（WIPK）互作并在体内降低其活性，并可能抑制气孔关闭。此外，OsIBR5还可与多个水稻MAPKs发生互作。.本项目拟在深入了解OsIBR5对非生物胁迫应答模式的基础上，充分利用水稻转基因植株，分析其在非生物胁迫下的生理功能；继而通过检测OsIBR5及其互作OsMAPKs的体内和体外酶活，揭示非生物胁迫下游信号分子对OsMAPKs活性的影响；并采用基因芯片分析OsIBR5影响的基因，探讨其可能参与的信号途径。本项目的研究将有助于深入理解水稻MKPs在非生物胁迫应答中的作用及其调控途径，具有重要的理论意义与应用前景。

促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPKs)属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过MAPK级联途径参与植物的逆境响应。MAPK磷酸酶（MKPs）则是一类特殊的双特异性磷酸酶，能与MAPKs互作并影响其活力，从而在植物对不同逆境胁迫的信号应答中发挥作用，具有重要的生物学意义。.本项目在了解OsIBR5对非生物胁迫的应答模式基础上，充分利用转基因植株及水稻原生质体，深入分析其在逆境胁迫下的生理功能；并通过检测与OsIBR5互相作用的MAPKs激酶活性，探寻干旱胁迫相关下游信号分子作用机制，进一步通过筛查与OsIBR5互作的OsMAPKs以揭示其可能涉及的逆境信号途径。取得如下结果：.采用生物信息学方法，通过对不同物种中的MKPs聚类分析和比对分析，发现水稻中一个新的MKP——OsIBR5与拟南芥中AtIBR5同源，均具有保守的双特异磷酸酶催化结构域。 .通过GUS染色和RT-PCR分析OsIBR5的时空表达模式，检测到OsIBR5主要在水稻的幼嫩组织中表达，如愈伤组织、幼根、幼叶和幼嫩胚芽鞘，而在成熟组织中OsIBR5则几乎不表达。利用Real-Time PCR分析OsIBR5在不同逆境胁迫诱导下的表达量，结果显示在H2O2、ABA 和PEG诱导下OsIBR5的表达量均被短暂诱导上调，说明该基因可能涉及对逆境胁迫的应答。.利用转基因技术获得OsIBR5过表达植株，在逆境胁迫（特别是干旱胁迫）下其耐受性下降。干旱逆境下，过表达OsIBR5可抑制气孔的关闭。在施加不同浓度外源ABA的条件下诱导气孔关闭和抑制气孔开放，而过表达OsIBR5烟草植株都表现出对ABA不敏感。而且，OsIBR5可与烟草的多个MAPK（WIPK）互作并使其体内活性降低，提示可能由此抑制转基因烟草的气孔关闭。.另外，通过酵母双杂和双分子荧光互补方法，检测到OsIBR5不仅能够与NtSIPK和NtWIPK发生物理互作，还能够与水稻MAPKs发生互作，而且拟南芥同源基因AtIBR5也能够与水稻MAPKs互作，提示OsIBR5可能参与多种MAPKs信号通路的调节，并且发现OsIBR5的C端非催化结构域是与MAPKs互作的主要区域。揭示了OsIBR5在水稻逆境胁迫应答途径及水稻MAPK信号途径中的作用，为理解水稻中MKPs与MAPKs互作网络打下基础，具有重