以苹果和葡萄果实为材料,研究钙依赖蛋白激酶(CDPK)在果实脱落酸(ABA)信号转导通路中的信使功能。主要研究内容包括1)ABA对CDPK的活性调节是在转录、翻译或仅局限于翻译后水平上?2)ABA激活的CDPK对果实糖代谢有关酶磷酸化的调控。揭示通过CDPK信使的介导,ABA信号与果实发育生理过程相偶联的分子和细胞历程。3)用酵母双杂交系统,寻找ABA激活的CDPK的互作蛋白,并克隆其基因,以鉴定与该CDPK紧密相联的信使分子,进一步揭示与果实发育有关的ABA信号级联通路的主要历程。通过本研究,阐明钙依赖蛋白激酶所催化的蛋白质磷酸化在调控葡萄果实发育的ABA信号转导中的作用及其机制,从而揭示ABA信号与果实发育生理过程相偶联的分子和细胞机理,为调控果实发育提供深层次的理论依据。
从葡萄果实中分离出一个ABA激活的钙依赖蛋白激酶(CDPK)。证明ACPK1蛋白在体外可以通过磷酸化而激活质膜H+-ATPase。提出ABA调节果实发育的一个信号转导模型ABA→→ACPK1→→H+ATPase→→→果实发育。ACPK1在拟南芥中的异源表达实验证明ACPK1是调节植物生长(包括果实发育)和抗性的重要基因。进一步研究证明,ACPK1在拟南芥中的同源基因编码产物CPK4和CPK1是参与ABA信号转导的正调节子,并且分别作用于不同的信号路径。两个响应ABA的转录因子ABF1和ABF4是CPK4和CPK11的下游底物。拟南芥中的研究从分子遗传学的角度证明了ACPK1类CDPK对包括果实在内的植物发育和逆境信号转导的重要性。从苹果果实中也分离出一个ABA激活的CDPK,筛选到其互作蛋白,发现1个互作蛋白参与ABA信号转导。证明ABA可以激活苹果和葡萄果实的酸性转化酶,并证明这种激活作用有蛋白磷酸化过程的参与。这说明ABA作用机制涉及到对酸性转化酶的调节,另一方面也为酸性转化酶在果实发育中的重要作用提供了证据。