油菜素内酯（BR）信号调控铝诱导拟南芥根系ALMT1表达的分子机理

Aluminum (Al) toxicity is one of the major limiting factors for crop production in acid soil. It is scientifically important to study the regulatory mechanism of phytohormones in aluminum toxicity and resistance of plants. We previously have found that brassinosteroid (BR) signaling is involved in the regulation of ALMT1, a gene encoding malate transporter, and Al-induced inhibition of root growth. To further better understand the molecular regulatory mechanism of BR signaling in Al-induced expression of ALMT1, the physiological, biochemical, cellular, genetic and molecular approaches will be combined in the present study, and will clarify how BR regulates ALMT1 expression through the regulation of WRKY46, STOP1, CAMTA2 and DELLA, and also will obtain the key transcription factors or regultory proteins and will clarify their molecular and physiological functions in the regulation of Al-induced ALMT1 expression.

铝（Al）毒害是酸性土壤上限制作物生产的主要因子之一。探讨植物激素如何调控植物铝毒害和耐性机理的研究，具有非常重要的科学理论意义。我们前期研究发现BR信号参与了对铝诱导根系ALMT1表达和铝毒害的调控。本项目拟在前期研究的基础上，结合生理、生化、细胞学、遗传学及分子生物学等实验技术和手段，继续深入探讨铝胁迫下BR信号调控ALMT1表达的分子机理，阐明铝胁迫下BR信号通路如何通过作用于ALMT1的上游调控因子，以及如何与DELLA介导的GA信号通路互作来调控ALMT1的表达。筛选BR信号和DELLA介导的GA信号通路下游共同调控的关键转录因子或调节蛋白，明确其在铝胁迫下ALMT1表达调控中的作用，为进一步明确植物铝毒害和耐性调控机制，最终培育适应酸性土壤生长的作物新品种提供科学理论依据。

铝（Al）毒害是酸性土壤上限制作物生产的主要因子之一。探讨植物激素如何调控植物铝毒害和耐性机理的研究，具有非常重要的科学理论意义。我们前期研究发现BR信号参与了对铝诱导根系ALMT1表达和铝毒害的调控。本项目在前期研究的基础上，结合生理、生化、细胞学、遗传学及分子生物学等实验技术和手段，对BR信号调控铝胁迫下ALMT1表达的分子机制继续进行了深入研究。重点揭示：（i）铝胁迫降解BZR1和BES1蛋白，但促进BIN2、BIL1和BIL2蛋白的表达；（ii）BZR1和BES1能够直接作用于ALMT1启动子抑制其转录表达，进而影响根系苹果酸分泌和根尖铝积累；（iii）BZR1和BES1能够通过与STOP1蛋白互作影响其稳定性，而STOP1则能够通过直接作用于BZR1和BES1启动子区域反馈抑制其转录表达；（iv）BIN2、BIL1和BIL2参与了BZR1和BES1对STOP1蛋白抑制和ALMT1介导的根系苹果酸分泌的调控；（v）BIN2、BIL1和BIL2能够通过直接与STOP1蛋白互作，进而磷酸化修饰STOP1蛋白，影响ALMT1表达。该项目的研究结果为进一步明确植物铝胁迫耐性分子信号调控，发掘植物耐铝调控关键因子，进一步利用现代生物技术手段改良植物营养遗传性状，最终培育适应酸性土壤生长的作物新品种提供科学理论依据。