作物應(yīng)答高鹽、低溫脅迫的分子調(diào)控機理

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1、項目名稱：作物應(yīng)答高鹽、低溫脅迫的分子調(diào)控機理首席科學家：武維華中國農(nóng)業(yè)大學起止年限：2006.1至2010.12依托部門：教育部中國科學院科研中國[www.SciEi.com]收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考一、研究內(nèi)容下述6個方面分別為6個課題的主要研究內(nèi)容：1、植物細胞感受、傳遞、響應(yīng)高鹽、低溫等脅迫的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子機理：包括探討植物小分子與多肽激素、類受體激酶、胞內(nèi)鈣信使、細胞骨架、蛋白質(zhì)可逆磷酸化等參與的逆境信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑組分及其相互間的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控關(guān)系等。具體研究內(nèi)容包括：（1）、介導(dǎo)高鹽、低溫逆境信號感受與傳遞的質(zhì)外體

2、多肽、類受體激酶及滲透敏感膜蛋白的分子鑒定與作用機制研究；（2）鈣、磷脂酶D/磷脂酸及H2O2等第二信使在植物響應(yīng)高鹽、低溫脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的分子作用機制；（3）鈣信使上游的鈣離子通道、下游的鈣依賴型蛋白激酶（CDPK）和CBL/CIPK基因家族成員參與植物應(yīng)答高鹽、低溫脅迫的的功能基因組研究；（4）細胞微管和微絲骨架感受或傳遞高鹽、低溫脅迫信號的+分子機理；（5）蛋白激酶PKSs對H-ATPase的分子調(diào)控機制及在植物耐堿性狀表達中的功能。2、作物響應(yīng)高鹽、低溫等脅迫的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機理：包括對逆境誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子家族（如

3、WRKY、NAC、MYB、bZIP等家族）成員及其作用的啟動子調(diào)控元件的克隆和功能分析等。本課題主要研究內(nèi)容可概括為轉(zhuǎn)錄因子上游調(diào)控因子、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄下游調(diào)控機制三個層次（見以下示意圖），具體內(nèi)容包括：（1）ERFs類轉(zhuǎn)錄因子的上、下游基因的克隆及其編碼蛋白的生化分析和其啟動子區(qū)域調(diào)控元件的研究，分析此類轉(zhuǎn)錄因子在乙烯及ABA信號途徑中的分子調(diào)控作用機制；（2）依賴ABA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的上游調(diào)節(jié)因子的鑒定及功能分析，研究其調(diào)控相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子的機制及參與ABA和非生物脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制；（3）分析與植物響應(yīng)高鹽、

4、低溫脅迫密切相關(guān)的一些重要轉(zhuǎn)錄因子（如WRKY6、WRKY78、bZIP2、bMyb3、bHLH、Dof2）及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合蛋白（如TTG1等）的功能與作用機制，克隆與逆境應(yīng)答相關(guān)的新的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子并對其功能和作用進行分析；（4）與課題1合作，分析研究WRKY、bZIP、bMyb和bHLH等家族部分成員活性受磷酸化調(diào)控的分子機制，鑒定并研究3-5個重要的轉(zhuǎn)錄因子蛋白激酶；（5）與課題3、4合作，鑒定所克隆的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控科研中國[www.SciEi.com]收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考的、與逆境應(yīng)答相關(guān)的靶基因，分析這些基因的產(chǎn)

5、物所參與或調(diào)節(jié)的抗逆代謝過程（如細胞壁成分、色素等次生代謝途徑及小分子滲透物質(zhì)、無機離子等的積累與分配）。3、模式植物和作物耐鹽、耐低溫性狀和關(guān)鍵代謝途徑相關(guān)的重要新基因的克隆和功能分析：具體研究內(nèi)容包括：（1）利用已經(jīng)獲得的2個耐高鹽（skc1和st1）、2個耐低溫水稻突變體（qsct1和qsct5）、5個耐高鹽擬南芥突變體（hst1～hst5）和3個耐低溫擬南芥突變體（ltt1,ltt2,lts1）克隆重要耐鹽和耐低溫相關(guān)基因，并研究這些基因的表達調(diào)控和生化功能；（2）研究對滲透脅迫敏感、編碼膜通道蛋白的OSR家

6、族10個成員（OSR1～OSR10）的功能；（3）通過對擬南芥和水稻在高鹽、低溫處理下的基因表達譜（基因芯片）的分析獲得耐高鹽、耐低溫新基因信息（已完成鹽脅迫誘導(dǎo)的擬南芥和水稻基因芯片分析），利用相應(yīng)基因的T－DNA插入突變體進行耐鹽、耐低溫表型分析鑒定及相關(guān)的遺傳學研究，詳細分析研究其中顯著影響植株耐鹽、耐低溫表型的基因的功能；（4）與課題1、2、4、5合作，分析研究并建立上述與耐鹽、耐低溫相關(guān)的基因之間的互作關(guān)系及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。4、重要耐逆資源植物重要耐鹽、耐低溫性狀和關(guān)鍵代謝途徑相關(guān)的重要新基因的克隆和功能分析：課

7、題擬開展的研究工作內(nèi)容主要包括：（1）利用野生稻和栽培稻雜交選育的滲入品系，從中篩選出一些具有明顯耐低溫、耐鹽的材料；利用Affymetrix最新的水稻全基因組芯片對這些滲入品系進行表達譜分析，結(jié)合對親本和雜交后代的基因型分析、驗證，鑒別出與耐低溫、耐鹽等抗逆表型密切相關(guān)的基因，并對其中的重要新基因進行功能和表達調(diào)控分析；（2）根據(jù)小鹽芥與擬南芥基因表達譜的比較分析，克隆由鹽脅迫特異誘導(dǎo)的、可能與小鹽芥的特殊耐高鹽性狀密切相關(guān)的一些基因，如ATHB7和NAC等編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因及表達受這些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的一些重要基因K

8、IN1、KIN2、COR47、COR78（RD29A）、LTI65（RD29B）等（見附圖）；（3）利用小鹽芥和野生稻的EMS誘變或T-DNA插入突變體庫篩選高度耐鹽或?qū)}脅迫高度敏感、耐低溫的突變體，并進行基因克隆與基因功能分析；（4）利用生活在不同極端生態(tài)環(huán)境條件下（低溫、鹽堿、高海拔）的不同生態(tài)型擬南芥及其雜交后代篩選高度耐鹽或?qū)}脅迫高