RbohE调控活性氧产生响应（微）重力变化的机制

The space microgravity experiment and plant gravitropism researchs revealed that plant important signal pathways, like active oxygen signal and auxin signal pathways, were affected by the changes of gravity. More and more evidences illustrate the importance of ROS as signal molecules in plant. Redox equilibrium mediated by ROS exists wide cross relation with auxin signal and response. The change of oxygen balance affect directly the auxin signal. The asymmetric distribution of ROS is influenced by gravity, but the mechanism of ROS response to gravity is rarely reported. By the space experiments on board of “SJ-10” which will be launched next year and ground research, we will study the the function of RbohE in mediating H2O2 generation during gravitropism. To study the influence of ROS on auxin transport and auxin signaling pathway in response to the changes of gravity. This study will help us to greatly expand the understanding of the role of the interactions between the ROS and auxin signaling pathways in gravity signal transduction.

空间微重力实验和植物向重性研究显示，重力变化会影响植物生命活动过程的重要信号通路包括活性氧和生长素等信号途径。越来越多的证据表明活性氧在植物方面具有信号分子的功能，活性氧介导的氧还平衡信号与激素作用和应答之间存在广泛的交叉，氧还平衡状态的改变会直接影响生长素信号；重力刺激能够引起活性氧的不对称分布，植物中活性氧如何响应重力变化的机制鲜有报道。本课题拟利用即将发射的“实践十号”返回式科学实验卫星的微重力实验平台并结合地基植物向重性的研究，从RbohE调控H2O2产生入手，研究RbohE在向重性过程中的作用，阐释活性氧通过调控生长素极性运输影响生长素的不对称分布和信号通路，来应答重力变化。从而认识植物响应重力变化的反应中，活性氧、生长素在重力变化刺激信号转导中的作用；活性氧信号通路和生长素极性运输及信号通路之间的相互作用。

我们对拟南芥质膜NADPH氧化酶基因RbohA, RbohB, RbohC, RbohD, RbohE, RbohF等的T-DNA插入突变体根的向重性反应进行了研究，发现RbohE突变体（SALK_146126C）向重性变缓；RbohE突变体形态建成较野生型发生变化，光条件下下胚轴和叶柄明显变长，光和暗条件下，RbohE突变体根显著变长。PI染色结果表明RbohE突变体根细胞壁发生改变，对RbohE突变体细胞壁合成代谢相关部分基因的表达量进行分析，发现突变体根中果胶合成相关基因表达两发生改变。我们对RbohE突变体生长素和PIN2，PIN4的分布情况进行观察，发现RbohE突变体根尖生长素减弱，PIN2和PIN4分布也减弱。这些结果提示RbohE通过影响细胞壁的改变进而引起PIN1、PIN2分布的变化响应重力变化。.进一步的实验发现，H2O2或NADPH氧化酶抑制剂DPI显著抑制AtPG1β-like亚家族基因的表达。AtPG1β-like基因在RbohE突变体中的表达量也下降。对AtPG1β-like亚家族基因的突变体和过表达材料进行根细胞壁果胶含量分析发现，AtPG1β-like亚家族基因的突变体根果胶含量下降，根尖向下弯曲较野生型变快；AtPG1β-like亚家族基因的过表达植株根果胶含量增加，根尖向下弯曲的速度较野生型变缓。RbohE响应重力刺激可能是通过影响AtPG1β-like亚家族基因的表达引起。.AtPG1β-like基因在根中的定位分析发现，它们均在根中柱细胞壁表达。生长素运输蛋白AUX1和PIN1定位在根中柱细胞膜上，AtPG1β-like基因的变化引起细胞壁的改变，是否会影响AUX1或PIN1在质膜的分布，导致生长素在根尖积累的改变，使得向重性反应发生变化。.空间搭载后的RbohE突变体样品T1代幼苗根长较地面样品显著变长，但是其向重性情况和地面样品差异不显著，说明RbohE也参与微重力响应过程。