AKT1互作因子鉴定分析及拟南芥钾吸收分子调控网络机制研究

AKT1是介导拟南芥从土壤中吸收钾的重要跨膜转运蛋白。本研究组在先前的研究工作中已证明AKT1活性受磷酸化过程调控，并已完成对激酶（AtCIPK23）及其调控因子的鉴定和功能分析（Xu et al., 2006）。通过对AKT1活性和植物对钾吸收转运的关系分析结果表明，AKT1可能通过不同途径受多种因子调控，并由此推测在拟南芥中还存在更多的与AKT1互作的蛋白（调控因子）。最近的实验结果表明，拟南芥Shaker钾通道家族的另一成员与AKT1存在互作，且前者对后者的活性有显著调控作用。本项目拟利用酵母双杂交、BiFC、Northern和Western Blot等方法系统地筛选鉴定与AKT1互作的蛋白，并综合利用蛋白质生物化学、电生理、细胞生物学、分子遗传学等理论与技术方法，分析研究这些调控因子的功能以及在植物钾吸收转运中的作用，以期较深入全面地阐明AKT1的分子调控网络机制。

AKT1是拟南芥根中负责钾离子吸收的重要通道蛋白，本项目主要研究目标是通过筛选鉴定与AKT1互作的功能蛋白，阐明它们之间的分子互作关系，明确这些功能蛋白对AKT1介导的钾吸收的调控作用。本项目最初以AKT1蛋白为诱饵，通过酵母双杂交的方法，筛选了若干能与AKT1互作并可能调控AKT1活性的候选蛋白。其中有两个功能蛋白AtKC1和CBL10可以直接与AKT1互作，并通过调控AKT1的钾离子通道活性而影响拟南芥的钾离子吸收。这两个蛋白都可以抑制AKT1的通道活性，但它们的分子作用机制却明显不同。推测它们在AKT1通道活性的精细调控方面起重要作用。此外，我们的研究还发现，CBL3-CIPK9蛋白复合体参与调控拟南芥体内钾离子的转运，以及钾离子在细胞内的区隔化。CBL3-CIPK9复合体作用的分子机制可能是通过调控液泡膜上某个钾离子转运体或质子泵的活性来实现的。通过本项目的研究，我们对植物中钾离子吸收、转运的分子调控机制有了更为深入的了解，并且逐步完善了拟南芥中钾营养的分子调控网络，这为进一步研究农作物钾营养性状的分子调控机制奠定了基础。本项目研究共发表SCI论文5篇，累计影响因子58.128，培养博士生6人，培养硕士生2人。