拟南芥β-葡萄糖苷酶调节ABA含量变化与耐逆性研究

植物激素ABA参与植物多种耐逆反应。ABA水平的动态变化受控于其合成速率及代谢速率的精细协同调控。ABA合成过程的研究已经比较清晰。ABA的代谢失活主要包括羟基化分解代谢和共价结合两条途径。结合态的ABA-GE能否被重新酶解，释放具有生物学活性的游离ABA，参与植物胁迫应答过程，目前研究较少。.我们的前期工作表明拟南芥β-葡萄糖苷酶家族成员之一BGLUX与植物抗旱性有关，而且该蛋白定位于液泡，为其水解液泡中储存的ABA-GE提供了细胞内区隔的潜在可能。本项目拟对BGLUX水解ABA-GE释放游离ABA的基本酶学特性，及酶活性在转录水平及蛋白水平的调控机制深入研究。同时对β-葡萄糖苷酶家族其他成员是否参与非生物胁迫反应、基因表达、亚细胞定位、酶活性验证等进行探讨，全面认识拟南芥β-葡萄糖苷酶家族多个成员在ABA水平动态变化调控中的贡献，解析其参与非生物胁迫应答的功能冗余性或特异性。

植物激素ABA不仅参与调控种子休眠与萌发过程，还广泛参与干旱、盐碱和冷害等多种胁迫应答反应。这些生理功能的实现依赖于细胞内ABA水平动态且快速的精细调控。ABA代谢失活的途径之一是形成结合态的ABA-葡萄糖酯(ABA-GE)。长期以来，人们一直认为结合态的ABA-GE仅仅是ABA的无活性储存形式，不能被水解释放游离态ABA。已有报道发现拟南芥中β-葡萄糖苷酶成员可水解ABA-GE，释放游离ABA，参与调控植物逆境胁迫应答反应。. 本项目中，我们进一步研究了拟南芥β-葡萄糖苷酶家族其他成员是否也具有β-葡萄糖苷酶水解活性，以及参与非生物胁迫应答的功能特异性与冗余性。研究发现，BGLU10可能具有水解ABA-GE的能力，参与植物干旱耐性反应。令人兴奋的是，BGLU10定位在液泡中，为水解液泡中存储的ABA-GE提供潜在的可能性。该基因在植物多种组织都有表达。我们还发现BGLU19也参与植物胁迫耐性反应，其突变体种子在胁迫处理下萌发早于WT，但土壤中生长时不耐干旱。该蛋白定位于内质网中，并受多种胁迫处理诱导表达。. 总之，本项目研究进一步丰富了人们对植物体内β-葡萄糖苷酶家族功能的了解，对于结合态ABA（ABA-GE）存在的生物学意义和功能也有了新的认识。. 除了研究β-葡萄糖苷酶家族成员功能外，我们还筛选了拟南芥叶绿素荧光变化、响应活性氧、重金属镉胁迫的突变体。目前正开展后续基因功能研究。. 标注本项目资助发表论文8篇。参编参译著作3部。获得自然科学优秀论文奖2次，河南大学优秀硕士毕业论文奖1篇次，研究生国家奖学金1人次。培养硕士研究生4名，3名已毕业，1名在读。