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钙信号是一个高度整合的信号网络,在植物的生长发育过程中起着重要的作用。植物体中的钙信号能够被钙结合蛋白识别并传递给下游分子(转录因子、NADPH等),植物体的中钙结合蛋白可以分为四大类,其中一类是钙依赖性丝/苏蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinase,CDPK/CPK),为植物和一些原生动物所特有,能够识别与结合钙离子,还能够参与对生物与非生物逆境的响应过程。生物与非生物逆境对植物的生长发育产生不利的影响,脱落酸(Abscisic acid,ABA)与活性氧(Reactive oxygen species,ROS)在植物响应逆境过程起到重要的作用,所以开展CPK基因调控ROS与ABA应答的分子机制研究具有理论意义与实践价值。前期发现,拟南芥中的一个CPK成员At CPKa,其组成型活化形式在烟草叶片瞬时表达后,能够引起叶片的细胞坏死现象,通过实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,q RT-PCR)与双分子荧光互补(Bimolecular fluorescence complementation,Bi FC)技术发现了At CPKa能够与At Rboh D发生相互作用。还发现At CPKa的突变体cpka-1在萌发水平对ABA处理不敏感,随后发现,其过表达株系在ABA处理下有较弱的敏感表型,从At CPKa突变体与过表达株系的表型来看,我们可以确定At CPKa参与对ABA与ROS的调控过程。通过Bi FC实验发现,At CPKa能与ABA信号通路中的b ZIP转录因子存在互作关系,且cpka-1abi5-1双突变体对ABA的耐受性强于单突变体abi5-1。我们猜测At CPKa可能通过对At ABI5与At Rboh D的直接磷酸化作用分别调控ABA信号通路与ROS的累积过程。进而,我们通过原核诱导表达融合蛋白At CPKa-GST、At CPKaca-His、At Rboh D-DN(N端胞质区)-FLAG以及At ABI5-FLAG,并在体外进行At CPKa与At CPKaca的磷酸化活性分析,发现At CPKaca对At Rboh D-DN、At ABI5之间都有显著的磷酸化活性,但At CPKa仅在Ca2+存在条件下才表现出其激酶活性,表明At CPKa发挥其激酶活性是钙依赖的方式。除此之外,At CPKa还具有自我磷酸化活性,而At CPKaca没有,说明At CPKa的自我磷酸化需要其钙离子结合结构域。随后又进行了遗传实验,在拟南芥rbohd突变体背景下诱导表达At CPKaca,但仍能观察到叶片黄化的现象,即当At Rboh D被突变后,At CPKaca的诱导表达依然能引起由于ROS的过量累积而造成的叶片衰老。说明At CPKaca调控ROS的累积不只是通过磷酸化At Rboh D引起的,下游还有其他的靶标。通过分裂泛素的酵母杂交(Mating-based split-ubiquitin system,mb SUS)实验,发现At CPKa还能够与At Rboh B互作,为此构建了rbohbrbohd双突变体,期望通过后续的实验能够阐明At CPKa调控ROS的信号通路。