项目名称：高等植物蛋白质修饰与降解调控的分子机理研究首席科学家

项目名称：高等植物蛋白质修饰与降解调控的分子机理研究首席科学家内容摘要：

激素茉莉素信号传导途径的研究 , 研究SCFCOI1 泛素连接酶复合体介导的植物雄性不育等生 长发育过程的分子机制。 进一步鉴定与 SCFCOI1 泛素连接酶复合体介导的茉莉素信号转导途径有关的重要基因和 蛋白的 功能。 3) 拟南芥和水稻中参与生物和非生物逆境胁迫下植物防御反应的基因功能及其参与的蛋白降解机制的研究。 通过系统的分子和生物化学分析研究 研究Fbox 蛋白 DOR 作用的分子机理，进一步探讨拟南芥干旱胁迫的分子机制，为利用该基因提高植物抗旱性提供理论依据。 4) 研究阐明 VER2 通过影响 FLC 位点组蛋白修饰进而调控拟南芥春化响应及开花时间的分子及生化机制。 研究植物细胞内的 OGlcNAc 信号及其与春化响应表观遗传 机制之间的关系，探讨蛋白的 OGlcNAc 修饰对春化相关蛋白活性的调控机制。 预期目标 ： 克隆 510 个 修饰和降解调控 的靶基因并深入解析其功能和作用机制，同时评估 23 个基因的应用价值， 阐明南芥春化响应及开花时间的分子及生化机制和进一步探讨拟南芥干旱胁迫和生物胁迫的分子机制，为利用该基因提高植物抗旱性和抗病虫提供理论依据。 发表 SCI 论文 7 篇 ，累计 影响因子大于 35；培养研究生 15 名、 博士后 2 人 ， 申请专利 12 项。 课题承担单位： 清华大学，中国科学院遗传与发育生物研究所， 中国科学院植物研究所 课题负责人： 谢道昕 ，教授，博士，清华大学 主要学术骨干： 刑利静 ， 副 研究员，博士，中国科学院植物研究所 张玉娥，副 研究员，博士，中国科学院遗传与发育生物研究所 张贵友， 副 教授，博士，清华大学 经费比例： 22% 根据本项目关键科学问题和总体设想，设立以上４个相应的研究课题。 课题1 着重 于 植物蛋白质翻译后加工、修饰的发生、调节及生理效应基础研究，目的是建立基础平台 ； 课题２着重 于 细胞内蛋白质降解的机理及胁迫条件下蛋白质的行为和命运；课题３着重 于 蛋白质 在细胞内的定位、跨膜转运和动态转位的机理、调节和效应 ； 课题４ 则 是在前３个课题 的基础上，或者说在已获得有关主效基因的基础上，研究如何通过一个到少数几个基因的合理操纵即可实现动态互作网络的构建。 本研究所涉及到的两个主要关键科学问题，即高等植物蛋白质修饰与动态变化，两者是相互关联，互为补充的。 课题之间的相互关系如下： 蛋白磷酸化途径的调控 蛋白 降解 调节的机理 降解和修饰所调控的靶标 植物蛋白质功能研究 蛋白质运输与定位的机理 甲基化、蛋白糖基化 四、年度计划 年度 研究内容 预期目标 第 一 年 1. rmst1和 red1突变体 表型的具体分析； 2. 通过 PCR 的方法检验 rmst1 和red1 突变体 中 突变基因的基因型是否与表型共分离 ； 突变体的表型互补实验； 3. 完 成克隆拟南芥中已克隆但未能表达的 E2 在植物活体中的表达和活性鉴定 ； 4. 筛选水稻中有表型的 E2 的相关突变体 ； 5. 鉴定 26S 蛋白酶体的特异性组装 ； 6. 利用酵母双杂交和免疫共沉淀分离互作蛋白； 筛 选 LA1 的相互作用蛋白； 7. 利用体内检测方法（如 BiFC）确定 510 个重要蛋白互作关系； 8. 构建拟南芥赤霉素相关的突变体库，并开展相关遗传筛选； 9. 利用 EMS 化 学 诱 变 ， 构 建DEP1GFP 转基因水稻突变体库，遗传筛选 red 突变体； 10. 创制 DEP1 蛋白不同结构域突变、1. 明确 rmst1 和 red1 突变体 突变体的表型； 2. 获得基因型与表型的对应关系，检验是否共分离 ； 每个拟南芥突变体得到 35个表型回复突变体并鉴定 其表型回复程度； 3. 明确 1～ 2 个 E2 的生物学功能 4. 初步确定生物学功能并与双子叶植物的相应 E2 功能比较。 5. 鉴定出 12 个特异性组装的 26S蛋白酶体亚基。 6. 筛选获得可能与目标蛋白相互作用的因子；获得多个 LA1 的候选相互作用蛋白； 7. 分离和鉴定 510 个重要基因； 8. 获得拟南芥赤霉素相关的突变体； 9. 获得影响 DEP1GFP 融合蛋白 定位的 red 突变体； 10. 获得 DEP1 蛋白不同结构域改变年度 研究内容 预期目标 缺失和置换，并构建表达载体，转化水稻； 11. 创制 LA1 蛋白不同结构域突变的突变体，构建植物表达载体，转化水稻； 12. 完成 soa 突变体的遗传分析及基本生物学特性的分析； 13. 构建 23 个 SOA 基因的遗传作图群体，并对 SOA 基因进行图位克隆； 14. 构建 23 个 SOA 基因的遗传作图群体，并对 SOA 基因进行图位克隆； 15. 分析 LRRRLKs 的时空表达模式； 16. 筛选 LRRRLKs 的转基因植株和缺失突变体； 17. 筛选 bak13 bkk11 的遗传抑制子； 18. 利用酵母双杂交检验 SERKs 相互作用； 19. 创建 CDPK、 CIPK 类激酶基因缺失突变体； 20. 创建 CDPK、 CIPK 类激酶基因过量表达 突变体； 21. 参加国际会议，邀请该领域的相关专家来实验实进行交流 的转基因水稻； 11. 获得 LA1蛋白不同结构域改变的转基因水稻； 12. 明确 soa突变体在茉莉酸存在下侧根发生情况及 PIN蛋白的降解情况； 13. 明确 soa突变体在茉莉酸存在下侧根发生情况及 PIN蛋白的降解情况； 14. 明确 SOA 基因的精细定位； 15. 获得 LRRRLKs的时空表达模式； 16. 开始获得 LRRRLKs 的转基因植株和缺失突变体； 17. 开始获得 bak13 bkk11 的遗传抑制子； 18. 得到 SERKs之间的相互作用关系图； 19. 获得 CDPK、 CIPK 类激酶基因缺失 突变体； 20. 获得 CDPK、 CIPK 类激酶基因过量表达 突变体； 21. 与相关专家进行交流。 年度 研究内容 预期目标 第 二 年 1. 表达 目标 蛋白， 并获得其多克隆抗体 ； 2. 利用高表达和突变体初步研究第一年度各个课题组所分离鉴定的基因及其编码蛋白的功能；在突变体背景中高表达或敲除编码相互作用的蛋白的基因； 3. 初步研究 VER2如何影响 FLC位点组蛋白修饰； 4. 表达 目标 蛋白，通过 体外泛素化实验 检测其 E3 活性 ； 5. 通过 GUS 染色及 GFP 荧光观察分析 目标 基因的时空表达模式 ； 6. 完成 E2 与 E3 蛋白 家族之间特异性分析 ； 7. 建立完整的植物泛素蛋白体外降解体系； 8. 构建单，双突变体，研究 鉴定出的特异性组装的 26S 蛋白酶体亚基的功能； 9. 筛选影响 DELLA 蛋白积累及功能的 res 突变体，并构建遗传作图群体； 1. 获得该基因的蛋白表达载体 ； 2. 获得相关的转基因植株，对这些基因的功能有初步了解； 3. 明确 VER2 影响 FLC 位点组蛋白修饰 过程中 12 个基因的功能； 4. 获得该蛋白的 E3 活性数据 ； 5. 获得 目标 基因表 达 的时空特异性数据及亚细胞定位 数据； 6. 得到 E2 与 E3 蛋白 家族之间特异性相互作用的图谱 ； 7. 得到不同处理条件下植物的泛素化蛋白图谱； 8. 初步阐明 12特异性组装的蛋白酶体亚基的功能； 9. 获得多个 res 突变体； DIPs 候选蛋白； RED 基因的精细定位； DEP1 蛋白定位的关键结构域。 LA1 蛋白定位的关键结构域。 年度 研究内容 预期目标 10. 酵母双杂交筛库筛选 DEP1 的相互作用蛋白 DIP，并利用 BiFC 方法进行验证； 11. 构建 23 个 RED 基因的遗传作图群体，并开展 RED 基因的图位克隆工作； 12. 分析不同突变 DEP1 转基因水稻表型及蛋白的细胞定位变化。 13. 分析不同 LA1 突变体蛋白的定位。 14. 利用 BiFC方法验证 LA1与候选互作蛋白的相互作用；同时构建CoIP 植物材料。 15. 对 SOA 基因进行精细定位及测序；同时构建另外 23 个 SOA 基因的遗传作 图群体； 16. 继续筛选 LRRRLKs 缺失突变体及超表达转基因植物； 17. 鉴定 LRRRLKs 缺失突变体及超表达转基因植物的表型； 18. 继续筛选 bak13 bkk11 的遗传抑制子； 19. 寻找 SERKs 之间相互作用的氨基酸位点； 12 个 LA1 的互作蛋白。 23 个 SOA 基因。 LRRRLKs 缺失突变体及超表达转基因植物； LRRRLKs 缺失突变体及超表达转基因植物的表型分析结果； bak13 bkk11 的遗传抑制子； SERKs之间相互作用的氨基酸位点； SERK 家族的单基因缺失突变体和多重缺失突变体 ； SERKs之间的相互作用及磷酸化是否依赖于 BR；明确 SERKs影响胚胎发生的具体部位与时期； SERKs 是否与 BRL1 和 BRL3相互作用； 与 CDPK、 CIPK 类激酶互作的上下游蛋白因子 ； CDPK、 CIPK 类激酶基因缺年度 研究内容 预期目标 20. 构建 SERK 家族的单基因缺失突变体和多重缺失突变体； 21. 开始研究 SERKs参与 BR及胚胎发生的分子机理； 22. 开始进行 SERKs 调控拟南芥维管组织发育的研究； 23. 筛选鉴定与 CDPK、 CIPK 类激酶互作的上下游蛋白因子 ； 24. 开始 CDPK、 CIPK 类激酶基因缺失。