蛋白激酶PK在光调控气孔运动中的功能解析及KDH蛋白参与高碳氮比调控根长的机理研究

作     者：顾会芬 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡红红

授予年度：2018年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：光 CO2 K+通道蛋白 蛋白激酶PK 气孔 α-酮戊二酸脱氢酶 碳氮失衡 根 

摘      要：气孔是植物叶片表皮上一对保卫细胞围成的“孔,参与植物的光合作用和蒸腾作用。光诱导气孔张开促进光合作用,高浓度CO诱导气孔关闭从而降低光合效率。那么光和高浓度CO信号同时存在时植物会如何调控气孔呢?本研究拟解析高CO信号通路组分是否参与光诱导气孔张开信号通路。本研究通过Spilt-luciferase、Bi FC和Pull Down等实验鉴定出光信号通路相关蛋白KAT1、KAT2和高CO信号通路相关蛋白PK(蛋白激酶)存在互作。Ba Cl被报道可以抑制钾离子通道,我们在拟南芥Col-0表皮中用75 mmol/L Ba Cl处理可以抑制光诱导气孔开,并且抑制程度达到60%。用CsCl以及BaCl处理KAT1、KAT2超表达植株和pk-2突变体的表皮也可以抑制光诱导气孔开放,但是抑制程度明显减弱,说明KAT1、KAT2和PK基因参与光诱导气孔开过程。在卵母细胞中异源共表达蛋白激酶PK和KAT1或KAT2后,KAT1和KAT2的电流被明显抑制,说明在光诱导气孔开的过程中PK是可以抑制钾离子通道KAT1或者KAT2的。三羧酸循环(Tricarboxylic acid循环,简称TCA循环)是植物普遍存在的代谢过程,产生很多对植物生长发育很重要的代谢中间产物。α-酮戊二酸脱氢酶催化α-酮戊二酸形成琥珀酰辅酶A,α-酮戊二酸是连接植物碳-氮的节点,失衡的碳氮环境严重影响植物的生长,因此对植物中α-酮戊二酸脱氢酶的功能研究必不可少。本研究发现α-酮戊二酸脱氢酶kdh-1突变体在碳氮失衡时根生长异常,高C/N比处理Col-0抑制根伸长,但是KDH基因突变后对高C/N比抑制根伸长变化明显减弱。在高C/N比下额外施加生长素能恢复野生型和突变体在正常皿上根长的相对趋势,并且在高C/N比下kdh-1突变体中CYCB1以及PLT2表达量明显高于Col-0,说明KDH可能影响了生长素从而调控PLT2以及CYCB1进而影响高C/N比下根的生长和发育。