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微管是植物细胞中一种高度动态变化的亚细胞结构,响应植物体内的生长发育信号(如植物激素)和环境信号(如光照、重力信号、生物逆境以及非生物逆境胁迫信号等),在细胞的形态发生和行使功能,乃至植物整体的生长发育及对环境信号的响应过程中发挥重要作用。近年来,越来越多的证据显示微管除了在细胞信号转导途径的下游起作用之外,也有可能在信号转导途径的上游发挥功能。已有报道显示微管在植物耐受盐胁迫反应中起重要作用。盐胁迫能诱导细胞内的微管骨架发生先解聚再重新聚合的变化过程,并且这一微管的组织动态变化对于拟南芥在高盐胁迫条件下存活是必须的。因此研究盐胁迫条件下,植物细胞调控微管骨架动态变化的分子机制具有重要的理论意义。ROP小G蛋白是植物细胞中重要的信号分子,参与调控了植物生长发育的几乎各个方面。此外也有大量报道证明ROP信号途径在植物抵抗生物逆境胁迫中也发挥重要作用。RIC家族蛋白是植物中特有的一类ROP下游效应子,是ROP信号转导途径中的重要成员。其中RIC1是一个微管结合蛋白,优先与活化的ROP蛋白结合,介导ROP6信号转导途径对微管骨架组织与动态的调节,进而调控细胞的极性生长,同时RIC1作用于微管的功能够被活化的ROP2所抑制。本论文的研究发现ROP2-RIC1信号转导途径能够通过调控微管动态变化参与植物耐受盐胁迫的反应。观察结果表明敲除RIC1基因能够提高植株在盐胁迫下的存活率,并且有助于盐胁迫诱导微管解聚之后的再聚合过程,从而有利于植物适应盐胁迫。进一步的研究发现,植物在盐胁迫条件下除了通过下调RIC1的转录水平,还通过激活ROP2抑制RIC1对微管的作用。表达持续激活型ROP2的转基因植株(CA-rop2)增强了对盐胁迫的耐受,而rop2-1单突变体则表现出盐敏感的表型,表明激活型的ROP2在植株耐盐中起主要作用。此外,rop2-1 ric1-1(Col-0)双突变体的表型却与ric1-1(Col-0)相似,在盐胁迫下较野生型和rop2-1有更高的存活率,说明有活性的ROP2通过RIC1参与拟南芥盐胁迫耐受过程。进一步的分析证明,高盐处理诱导了 ROP2活性的增强,ROP2活性的变化与周质微管的重新聚合过程相关。研究还证明有活性的ROP2介导了细胞内盐胁迫诱导的RIC1定位的改变,推测被激活的ROP2通过抑制RIC1作用于微管从而促进了微管的重新聚合,并且提高了植物对盐胁迫的耐受能力。通过突变体表型分析还发现,激活RIC1的另一个ROP小G蛋白ROP6并不参与拟南芥对盐胁迫耐受的反应。实验还证明,ROP2-RIC1调控微管动态变化的机制在100 mM NaCl的盐胁迫条件下同样适用,表明该途径在尚未发生严重盐胁迫的条件下就己经被启动。综上所述,本研究发现盐胁迫信号可以激活ROP2,有活性的ROP2能够抑制RIC1作用于微管,使细胞中的微管在响应盐胁迫信号进行解聚之后能够顺利的重新聚合,以使植物耐受盐胁迫。本研究阐明了 ROP2在植物适应盐胁迫过程中的重要作用,揭示了植物耐受盐胁迫的一个新的分子机制,为更好的理解植物对非生物逆境的响应提供了理论依据。