玉米蔗糖非酵解型蛋白激酶2底物蛋白的筛选与鉴定

明 川，拓昊苑，陶 怡，于好强，李晚忱，付凤玲

(四川农业大学 玉米研究所，四川 成都 611130)

脱落酸(Abscisic acid,ABA)是调节植物生长发育及应答逆境胁迫的重要激素[1-3]。近年来，在拟南芥上陆续发现的PYR/PYL/RCAR蛋白(Pyra-bactin resistance 1/PYRl-like/regulatory compon-ents of ABA receptor)、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2C(Serine/threonine protein phosphatase type 2C,PP2C)和蔗糖非酵解型蛋白激酶2(Sucrose non-fermenting protein kinase 2,SnRK2)分别是ABA的直接受体和第二、第三信使[4-13]。然而，SnRK2功能呈多样化，在其接收PYR/PYL/RCAR和PP2C转导的ABA信号并通过自体磷酸化激活后，催化众多下游蛋白质的磷酸化，最终通过不同的途径调节植物对非生物逆境的抗性[12-15]。SnRK2可催化ABA响应原件结合因子(ABA responsive element (ABRE) binding factors)的磷酸化，从而调节抗逆相关基因的表达[12]。在拟南芥SnRK2.2、SnRK2.3双缺突变体中，ABRE转录因子的磷酸化水平随SnRK2活性的下降而降低，导致启动子含有ABRE元件的RD29B等抗逆相关基因的表达下调[16-18]。研究发现，SnRK2还可磷酸化激活慢阴离子通道蛋白SLAC1和钾离子通道蛋白KAT1，诱导气孔关闭[19-21]。目前，除在拟南芥上用SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.6三缺突变体鉴定出少数响应ABA诱导的SnRK2底物蛋白外，对更多响应ABA诱导的SnRK2底物蛋白知之甚少[16,22]。然而，通过对已知拟南芥SnRK2底物蛋白的同源性和保守结构域分析发现，-RXXS-(RXXpS或LXRXXpS，其中S为丝氨酸，R为精氨酸，X为任意氨基酸)是SnRK2底物蛋白的保守磷酸化基序[23-25]。与拟南芥、水稻等模式植物相比，玉米基因组因大量重复和转座序列的存在而更为庞大和复杂[26-27]。在玉米中，参与ABA信号转导蛋白质家族各成员的结构和功能可能呈现多样化，而且缺少齐备的突变体，使其SnRK2(ZmSnRK2)下游底物蛋白的筛选鉴定更为困难[28]。目前，关于ZmSnRK2基因的研究仅在同源克隆、生物信息学分析、胁迫条件下表达差异、异源表达功能验证等方面有少量报道[29-31]，并未见直接研究ZmSnRK2与下游底物蛋白互作对ABA诱导响应的研究报道。……