磷脂酰肌醇信号途径调控植物生长发育的机理研究

磷脂酰肌醇(PI)信号途径在植物生长发育以及细胞对环境信号如光、温度以及激素反应的信号传递过程中起重要作用。我们课题组前期的研究工作表明磷脂酰肌醇信号途径和植物激素信号、糖信号、光信号的信号传递及其介导的发育过程密切相关，有较好的研究积累，拟在此基础上，建立植物脂质组学分析平台，综合利用遗传学、生物化学、细胞生物学等手段，进一步系统研究PI信号途径及其关键酶(磷脂酰肌醇激酶、磷脂酶、肌醇多磷酸磷酸酶等)在植物花粉及种子发育、激素信号传递中的作用及其机理，以及和其他号途径交叉调控植物生长的作用机制，为在分子生物学水平上阐明PI信号途径调节植物生长发育的作用机制提供线索。

磷脂酰肌醇(PI)信号途径在植物生长发育以及激素作用中起重要作用，本项目首次建立了植物脂质组学分析平台，并综合利用遗传学等手段，在分子生物学水平上深入和系统研究了PI信号途径调控植物生长发育的作用及其机理。.建立了脂质组分析测定体系，并对拟南芥不同发育阶段的脂质组进行了系统分析，揭示了不同磷脂分子在拟南芥发育过程中的动态变化，为进一步研究磷脂分子的生物学功能提供了重要线索(JIPB 2016)。基于该分析体系，与其他研究组合作揭示了线粒体膜间隙蛋白复合体Ups1-Mdm35介导的线粒体膜间隙PA转运及反馈调控过程的分子机制 (EMBO Reports 2015)。发现陆地棉的磷脂酰肌醇转运蛋白GhLTPG1能特异转运磷脂酰肌醇单磷酸并调控棉纤维发育，为阐释磷脂酰肌醇在细胞发育中的作用机制提供了重要线索(Scientific Reports 2016)。.Ca2+在花粉发育以及花粉管萌发和伸长中起重要调节作用，通过对PI途径关键酶肌醇多磷酸磷酸酶(5PTase)在花粉早期发育中的功能研究，揭示了独立于ABA信号的花粉休眠以及花粉管伸长的调控机制，为植物生殖发育研究提供了重要线索(Development 2012)。.生长素合成及其极性运输在植物生长发育中起重要作用。研究发现AtPI4Kγ5可能通过磷酸化转录因子AtNAC78来调控其下游靶基因的表达进而影响生长素的原位合成，从而调控植株叶片边缘的形态(PLOS Genetics 2016)，不但阐明了PI信号调控生长素原位合成及细胞分裂的机制，也为膜定位转录因子剪切入核的调控机制提供了重要线索。此外，发现拟南芥PIP5K2通过调节生长素的动态平衡和极性运输调控了侧根发育及根的向重性反应 (Cell Research 2012)。.对5ptase突变体的分析揭示了Ins(1,4,5)P3通过调控SNX介导的蛋白分选从而抑制蛋白进入液泡中降解的机制 (Molecular Plant 2016)，为膜蛋白的分选和降解机制提供了重要线索。此外，证明磷脂酸PA通过特异结合蛋白磷酸酶2A的结构亚基RCN1，进一步调控其活性及生长素输出载体PIN2蛋白的磷酸化状态，从而影响生长素极性分布(Molecular Plant 2013)，为生长素极性运输的多层面调控机制的阐明提供了线索。