E3连接酶AtTR1在植物盐胁迫信号转导中的作用

With the expanding of soil salinization,how to improve crop salt tolerance for sustainable agriculture development, has significant roles in social aspect. The current study found that calcium ions is crucial for the salt stress response pathways. But it still remains unclear how the salt signal is converted into calcium signals. Our previous works revealed that a novel E3 ligase AtTR1 can enhance plant salt tolerance and regulate the activity of calcium channels. These results indicate that AtTR1 play a role in salt stress signal transduction mediated by calcium. Firstly,this project test the expression level of AtTR1 in response to salt stress, and the link between AtTR1 and those critical genes in salt stress response pathways as well; Secondly, We will analyze that how AtTR1 control the calcium channel. Thirdly, split ubiquitin yeast two-hybrid screening will be employed to confirm AtTR1-interacting protein, which can revealed the directly or indirectly regulatory role of AtTR1 on calcium channels. Based on this project, it is possible to clarify the conversion between salt stress signaling and calcium signaling, and will further reveal the mechanism of AtTR1 enhancing salt tolerance in plant。

随着土壤盐渍化的面积不段扩大，提高作物耐盐性对于农业的持续发展具有十分重要的社会意义。目前发现植物盐胁迫响应信号中Ca2+起重要的作用，但有关盐信号如何转换成钙信号的机制目前尚不清楚。本课题组前期在拟南芥中发现一个全新的E3连接酶AtTR1能够提高植物的耐盐性，进一步分析表明该蛋白能够调节钙通道的活性。这说明AtTR1可能在钙介导的盐胁迫信号转导中起作用。本项目首先从分子水平分析AtTR1受盐诱导的表达情况，以及AtTR1与盐胁迫信号通路中关键基因的关系；其次，分析AtTR1如何作用钙通道来调节细胞内钙浓度变化；第三，通过分裂泛素化酵母双杂交系统筛选与AtTR1相互作用蛋白，揭示AtTR1对钙通道的调控是直接还是间接。通过本项目的研究，有可能阐明盐胁迫信号与钙信号之间转换的机制，揭示AtTR1的耐盐作用机理。

目前发现植物盐胁迫响应信号中Ca2+起重要的作用，但盐信号如何转换成钙信号的机制目前尚不清楚。申请人前期发现一个全新的E3连接酶AtTR1能够提高植物的耐盐性，分析表明它能够调节钙通道的活性。这说明AtTR1可能在钙介导的盐胁迫信号转导中起作用。. 本项目首先从转录水平和蛋白水平确定AtTR1受盐胁迫诱导表达, 当150 mM NaCl处理24小时后表达量达到最高, 比未处理高4.5倍. 瞬时表达发现AtTR1启动子上含有NaCl应答元件, ProAtTR1:LUC载体转入拟南芥原生质体后, LUC的表达量会随着50 mM NaCl处理时间的延长而增加。然后, 比较过量表达、野生型和突变体的耐盐能力发现, NaCl胁迫下, 过量表达子叶绿化程度和根长明显优于野生型, 而突变体生长状况最差；相应地, 植株中脯氨酸和叶绿素的含量也表现出类似的结果。同时, 在NaCl胁迫时, 加入25 mM CaCl2, 发现不管是根的伸长还是幼苗生长, 三者没有明显差异。荧光染色也发现过量表达中Ca2+离子浓度最高, 而突变体中含量最少。其次, qPCR分析盐胁迫应答途径中关键基因时, 发现其中的P5CS1、RD29A和CPK3在NaCl处理时, 它们的表达量与AtTR1呈正相关。. 另一方面, 利用酵母双杂交系统筛选与AtTR1相互作用的蛋白, 然后通过pull down和BiFc确认发现CPK3在体外和体内与AtTR1存在相互作用, 并且体外泛素化发现CPK3是E3连接酶AtTR1的底物, AtTR1会单泛素化CPK3, 半体外和体内分析表明AtTR1会稳定CPK3的量, 而Mori IC et al (2006) 报道CPK3影响膜上钙通道活性来参与ABA信号通路.. 综上所述, 部分阐明了盐信号转换成钙信号的机制: 盐胁迫诱导AtTR1表达, 然后AtTR1修饰CPK3使其稳定, CPK3又会激活钙通道影响钙离子变化。