PHOT2介导拟南芥下胚轴向光弯曲调节子的筛选与鉴定.PDFVIP

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2014, 49 (3): 254–261, doi: 10.3724/SP.J.1259.2014.00254 ·研究报告· PHOT2介导拟南芥下胚轴向光弯曲调节子的筛选与鉴定 赵翔, 王琳丹, 李园园, 赵青平, 张骁* 棉花生物学国家重点实验室/植物逆境生物学重点实验室/河南大学生命科学学院, 开封 475004 摘要 向光素(PHOT1和PHOT2)功能冗余调节单侧强蓝光诱导的拟南芥(Arabidopsis thaliana)黄化苗下胚轴向光弯曲表 现功能冗余, 限制了人们对PHOT2信号转导机制的深入研究。通过化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变拟南芥phot1突变 体, 避开PHOT1基因的干扰, 寻找PHOT2下游信号分子。研究结果表明, 已成功筛选到1株遗传稳定的下胚轴向蓝光不弯 曲突变体。遗传分析结果显示, 该突变体可能是PHOT2下游信号分子突变, 将其命名为p2sa1(phototropin2 signaling –2 –1 associated1)。用100 μmol·m ·s 强蓝光单侧照射, phot1p2sa1下胚轴向光弯曲缺失, 呈现phot1phot2双突变的表型, 然 而phot1p2sa1在强蓝光下叶绿体避光正常, 明显不同于phot1phot2 。实验证实P2SA1可能位于PHOT2的下游, 参与调节 PHOT2介导的拟南芥下胚轴向光弯曲反应。 关键词 拟南芥, 蓝光, 下胚轴向光弯曲, 突变体筛选 赵翔, 王琳丹, 李园园, 赵青平, 张骁 (2014). PHOT2介导拟南芥下胚轴向光弯曲调节子的筛选与鉴定. 植物学报 49, 254–261. 光是一个重要的环境因子, 其对固生植物调控主 遗传分析显示, PHOT1和PHOT2对蓝光诱导的 要体现在作为能量源参与植物光合作用和作为信号 植物诸多生理反应的调节表现出功能冗余的特性 被植物所感受以调控植物的生长周期和优化光捕获 (Inoue et al., 2010), 但有些生理反应仅受PHOT1或 等(de Carbonnel et al., 2010) 。其中, 单侧蓝光诱导 PHOT2单独调节。如PHOT1对高光下LHCB和RBCL 的向光弯曲可优化植物茎叶的最佳生长取向, 捕获合 等基因转录的特异性调节(Folta and Kaufman, 适的光源, 这一现象已引起植物学家的广泛关注 2003); PHOT2对叶绿体避光运动的调节(Kagawa et (Takemiya et al., 2005) 。蓝光受体向光素 al., 2001) 。目前, 关于PHOT1和PHOT2共同或专一 (phototropin)的发现为深入认识蓝光依赖向光弯曲的 介导蓝光诱导的植物诸多生理反应的机制并不清楚。 信号转导机制提供了新的途径。该受体蛋白(PHOT1 蓝光引起PHOT1或PHOT2丝氨酸残基自磷酸化是开 和PHOT2)的C末端含有Ser/Thr蛋白激酶区域(Huala 启植物蓝光反应的普遍步骤(Inoue et al., 2008; Sul- et al., 1997), N端含有与FMN结合且对光照、氧气及 livan et al., 2008) 。推测植物可能通过不同组织或细 电压差敏感的2个LOV (light, oxygen, voltage)区(调 胞表达不同向光素激酶底物或存在与向光素互作蛋 节激酶活性)(Demarsy and Fankhauser, 2009) 。 白, 以实现其对不同生理反应的差异调控。然而, 目 PHOT1和PHOT2不仅调节植物的向光弯曲(Sakai et 前仅有2 个向光素激酶底物、生长素转运蛋