拟南芥蛋白磷酸酶1调控赤霉素和生长素信号转导机理

拟南芥蛋白磷酸1（PP1）是一类重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，参与了细胞分裂、细胞骨架调节、细胞周期等过程。推测在赤霉素和生长素信号通路中，PP1家族可能通过去磷酸化调节了赤霉素信号通路中DELLA蛋白以及生长素信号（或运输）关键蛋白的活性。通过突变体筛选，cDNA文库筛选，微阵列基因分析，赤霉素与生长素含量测定，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PP1中不同基因调控赤霉素和生长素信号转导通路的分子机理。.本项目从分子遗传角度研究去磷酸化对赤霉素和生长素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PP1参与调控的赤霉素和生长素信号转导的分子机理，产生一批原创性的成果，在国际著名期刊发表高水平学术论文2-3篇，建立植物激素创新研究小组，培养博士生7名，硕士生3-5名。

PP1是一类主要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，由9个成员组成。我们发现成员之一PIPE（Phosphatase Induced Pleiotropic Effect)，点突变引起植株极端矮化，叶扁平细胞形态异常。我们的研究表明，PIPE通过去磷酸化DELLA蛋白进而调控其泛素化降解，启动GA信号转导通路下游基因表达。pipe表型与生长素极性运输缺陷相关，PIPE通过调控生长素极性运输蛋白PIN1的囊泡运输过程，进而调控PIN1的极性分布，参与扁平细胞形态建成调控。点突变也造成pipe突变体对红光敏感。红光诱导PIPE表达。PIPE可与光受体phyA和phyB互作，并可使光敏色素作用因子PIF5去磷酸化，进而调控其泛素化降解。PIPE家族成员表达模式部分重叠，多个成员参与生长素对根发育的调节，表明其功能存在冗余性。DELLA蛋白点突变结果表明，RGA的6个潜在磷酸化位点突变为持续去磷酸化状态的氨基酸时，超表达植株表型与DELLA蛋白全部缺失的dellaP突变体相似；相反，当RGA的6个潜在磷酸化位点突变为持续磷酸化状态的氨基酸时，超表达植株表型与DELLA蛋白积累的突变体相似。同时，RGA的6点突变改变了GA合成与响应基因的表达水平，也改变了其自身蛋白的稳定性。综上，我们的研究发现PIPE家族广泛参与生长素极性运输调节，并由此调控根发育和叶扁平细胞形态建成，其中PIPE在GA信号通路和红光信号通路中也起着十分重要的作用。这些结果表明PIPE家族参与多种信号通路调节，去磷酸化作用是一种新的调节方式。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。