BR信号通过转录因子HAT1对非生物胁迫响应研究

Plant steroid hormones, brassinosteroids (BRs), play essential roles in modulating numerous developmental processes, including responses to various stresses. But the molecular mechanism how BRs regulates abiotic stress resistance is not known. Compared with wild type, BR signal pathway mutants bri1-5 and bes1-D displayed changed abiotic stress tolerance. Arabodopsis thaliana homeodomain-leucine zipper protein 1 (HAT1), which encodes a homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) class II transcription factor, was identified through chromatin immunoprecipitation (ChIP) experiments as a direct target gene of BES1. Expression of HAT1 is repressed by BRs or BES1. Many resistance genes regulated by HAT1 also are BR response genes. We will test whether HAT1 functions to regulate the expression of a subset of BR target genes which are essential for abiotic stress tolerance. And we will use HAT1 overexpression transgenic plants and hat1hat2hat3 triple mutant to confirm effects of HAT1 in BR pathway. We also will perform LC/MS/MS analysis and protein interaction experiments to determine if HAT1 can interact with other proteins and the interaction functions in HAT1 binding ability. Next we will perform electrophoretic mobility shift assays to test whether HAT1 and other proteins can bind the resistance genes promoters to regulate their expression together and/or separately. Our results therefore will establish a new mechanism by which HAT1, a direct target of BES1, functions to amplify BR signaling in regulating abiotic stress resistance.

植物激素油菜素内酯（BRs）可以调控植物的许多生长发育过程，其中就包括非生物胁迫抗性。但是BR信号调控非生物胁迫抗性的分子机理还不是很清楚。拟南芥中，BR信号突变体bri1-5和bes1-D的非生物胁迫抗性都发生了变化。我们研究发现HAT1是BES1的目标基因，HAT1所调控的胁迫抗性基因的表达受到BR信号的影响，因此推测BR信号可能通过调控HAT1来影响非生物胁迫抗性。我们通过构建HAT1过表达（HAT1OX）和缺陷（hat1hat2hat3）植物来探究HAT1在BRs调控非生物胁迫抗性过程中的作用。我们拟研究HAT1调控非生物胁迫抗性是否通过抑制相关抗性基因表达, BRs调控有关抗性基因的表达是否通过抑制HAT1表达和功能，BIN2磷酸化HAT1与HAT1的亚细胞定位与功能的关系。这些研究对于丰富和完善BR信号调控植物非生物胁迫抗性的分子机制，更好了解BRs的生物学效应具有指导意义。

油菜素内酯（BRs），作为一种类固醇类植物激素在植物生长发育过程中扮演了重要的角色，如调控植物细胞的伸长，维管的分化，衰老以及对于胁迫的响应等等。通过本项目的资助，我们研究发现植物激素油菜素内酯（BRs）调控植物抗非生物胁迫和生物胁迫的多种途径，以及其中的调控机理。（1）油菜素内酯是如何调控植物线粒体胁迫响应机制的研究。我们的研究结果表明，油菜素内酯所诱导的交替途径的增强可以帮助本生烟清除胁迫条件下产生的活性氧并保护其光系统免受严重的胁迫损伤，BRs诱导AOX在平衡BRs诱导活性氧和提高植物抗性过程中具有重要作用。（2）油菜素内酯可以通过一氧化氮（NO）信号途径增强植物的抗胁迫能力。我们的研究表明NR途径产生的NO是BRs所诱导的交替氧化酶的上调所必须的，并且NO信号途径是BR诱导的植物抗盐胁迫的重要一环。（3）我们的结果证明了乙烯参与BRs诱导的AOX活性，其在提高黄瓜幼苗非生物胁迫耐受性过程中起到重要的作用。（4）BRs和BR信号在植物对抗植物病毒过程中的功能和调控机理。BR信号调控植物抗病毒具有双重角色。首先BR信号可以通过MEK2-SIPK途径和依赖于RBOHB的ROS爆发来提高植物对病毒的抗性；其次BR信号通路下游转录因子BES1/BZR1通过抑制依赖于RBOHB的ROS爆发作为一个反馈调节因子平衡BR信号诱导的植物生长与免疫。BRs调控植物系统性抗病过程主要通过下位叶依赖于RBOHB的H2O2产生和系统叶中依赖于NR的NO合成。（5）我们发现BR信号重要调控因子HAT1对多种激素信号和非生物胁迫都有响应，我们通过研究HAT1在植物对干旱胁迫抗性调控过程中的作用，发现HAT1参与ABA信号和BR信号调控气孔关闭的过程，通过酵母双杂交以及双分子荧光互补等试验确定了ABA信号调控HAT1的具体分子机理。