1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
磷脂是细胞膜的主要组成部分,参与感受、应答细胞外刺激和胁迫。磷脂酶 (phospholipases) 是催化磷脂水解的并且普遍存在于各类细胞中一种水解酶。根据切割磷脂位点的差异,磷脂酶可分为4 大类 :磷脂酶a1 (phospholipase a1, pla1)、磷脂酶a2 (pla2)、磷脂酶c (plc)和磷脂酶d(pld)[1]。其中,磷脂酶c介导的细胞信号通路是信号转导中最经典的通路之一[2]。依据底物的选择特异性,植物中的磷脂酶c又可分为磷脂酰肌醇特异性磷脂酶c(pi-plc,磷脂酰肌醇作为底物)和非特异性磷脂酶c(nonspecific phospholipase c,npc)。与pi-plc选择性地以磷脂酰肌醇为底物所区别的是,npc可以利用不同的磷脂作为底物,如磷脂酰胆碱(pc)、磷脂酰乙醇胺(pe)和磷脂酰丝氨酸,产生sn-1,2-二酰基甘油(dag)和相应的磷酸酯组。
人们对动植物中pi-plc的生化特征、蛋白功能和信号传导等研究较为清楚;pi-plc 水解pip2(phosphatidylinositol4,5-bisphosphate),产生ip3和 dag,二者调控下游信号转导和细胞应答[3]。植物npcs如何应答外界刺激并调控细胞应答,及其可能的分子机理,却知之较少。与pi-plc相比,npc蛋白具有不同的生化特征。譬如,npc并不水解pip2,而偏好以pc、pe和lysopa等脂类为底物[4];其活性不依赖于钙离子[5-6]。因此,npc可能参与调控与pi-plc截然不同的信号过程和生物功能。
拟南芥npc基因家族由6个亚型组成,分别是npc 1、npc 2、npc 3、npc 4、npc 5和npc 6。npc 4被发现是一种质膜结合蛋白[4、7]。npc4和npc 5可以水解pc,但npc 5的水解活性比npc 4低40倍[8]。reddy等人描述npc3是一种具有溶血磷脂酸性磷酸酶活性而不是plc活性的酶[6]。尚未进行实验表征的npc1、npc 2和npc 6含有假定的n-末端信号肽,它们定位于内膜和特定细胞器[9]。最近的研究表明,npc作为植物代谢的中介物质在磷脂-二半乳糖基 dag交换方面[4、8],和与激素信号传递有关的生长和发育方面[10-11],以及对不断变化的环境条件胁迫的应对[12-16]等方面发挥了重要作用。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:利用生理、细胞和分子遗传等多种手段,揭示在外界胁迫下,npc如何结合、调控pin4蛋白,进而调节生长素的极性分布、根发育和植物抗逆。
研究内容:1、npc3基因的克隆。
2、在蛋白水平明确npc3的表达。
3. 研究的方法与方案
研究方法:本实验以拟南芥为主要材料。
1、pcr克隆npc3/4/5基因。核酸胶检测其分子量大小。
2、利用 gfp 抗体在蛋白水平明确npc3的表达模式。
4. 研究创新点
已有研究表明,拟南芥npc3可能参与生长素信号过程。但是,植物npcs如何调控生长素信号及其在胁迫应答中的分子功能,仍然不是很清楚。pins介导的生长素极性运输、分布参与调控植物生长、发育和胁迫应答,并受pins磷酸化水平和膜脂的调控;但npcs是否直接结合、调控pins,至今尚无报道;而且,细胞水平npc与pins的互作,是否调控植物应答外界胁迫,仍不清楚。
本项目的实施将从外界胁迫、激素信号转导以及脂蛋白互作等不同层面,研究生长素调控植物发育和应答胁迫的分子基础,重点阐明脂信号介导的生长素调控植物应答盐害的分子机制,达到深入认识植物生长发育基本规律。
5. 研究计划与进展
研究计划:
2018.09~2018.10利用pcr对npc3基因进行基因克隆。
2018.10~2018.11利用gfp抗体对npc3进行表达分析。
