中文摘要：

油菜素甾醇（Brassinosteroids, BRs）是一类重要的植物内源激素，它严格调控着植物生长发育的每个阶段，而BR的信号转导途径是控制这些生长发育过程的必要步骤。当植物体内BR缺乏时，植物主要通过负调控蛋白BKI1、BIN2和14-3-3蛋白抑制BR的信号输出。在BR水平高时，BKI1与14-3-3互作，分别解除对受体和转录因子的抑制作用；BIN2失活或降解，也释放对转录因子的抑制。BR信号主要是通过蛋白磷酸化传递，但是调控其中重要组分的丝/苏氨酸脱磷酸化的机制不清楚。此外，除了会导致植株变小，BKI1的过表达还导致荚果下垂，但是调控这些发育过程的机制未知。本研究将通过蛋白质组学、遗传学、细胞生物学、发育生物学和生物化学等方法，重点研究BR信号通路中BKI1和BIN2的调控机制；鉴定和功能研究BKI1和BIN2互作的蛋白；揭示BR信号控制植物生长发育的机制。

结论摘要：

油菜素甾醇（brassinosteroids, BRs）是一类重要的植物内源激素，它严格调控着植物生长发育的每个阶段。本研究通过遗传学、细胞生物学、发育生物学和生物化学等方法，完善了BR信号途径，揭示了BR信号控制植物生长发育的机制。通过BR信号负调控元件BKI1互作蛋白质复合体质谱分析以及蛋白互作实验，我们鉴定到一类新的与BKI1互作的蛋白质，HSP70家族，进一步的细胞生物学观察显示HSP70家族能够促进BKI1从内质网到细胞膜上的定位。通过筛选拟南芥蛋白磷酸酶的酵母双杂交文库，我们鉴定到受体BRI1的磷酸酶BRIP和负调控元件BIN2的磷酸酶，体外脱磷酸化证明它们能分别将BRI1和BIN2脱磷酸化，并且一个BIN2的磷酸酶的过表达可以部分挽救BRI1受体弱突变体bri1-301的表型。此外，我们发现BR和一种BR合成抑制剂BRZ处理，能够改变叶表皮铺路细胞中微管的排列，进一步的体外pull down和体内免疫共沉淀实验发现BIN2能直接与细胞骨架蛋白相互作用从而调控细胞骨架的排列和组装。通过筛选BR缺失突变体，我们发现了一个显性突变体drl1-D，其体内一些内源BR的含量显著降低；进一步的生化实验表明，DRL1基因编码一个酰基转移酶，通过酯化反应催化形成BR结合物来调控BR的代谢。通过遗传和生化的手段发现并证明BR信号通路中的重要转录因子BES1作为独脚金内酯（SL）信号通路中F-box蛋白MAX2的直接底物参与SL所介导的植物分枝调控；降低BES1蛋白水平可以挽救max2-1多分枝的表型；并且SLs及其受体AtD14可以促进BES1的降解；我们建立了一条从独脚金内酯受体到下游转录因子的完整的SL信号转导通路。我们发现BKI1-YFP过量表达植株的果柄向下生长，且该表型随着BKI1表达量的提高而加剧，接下来我们发现BKI1能与果柄向性生长有关的蛋白质BIP1相互作用而共同调控植物果柄的向性发育。通过对BR相关突变体的根毛表型分析，我们发现BR信号强度与根毛数目呈负相关，并且该过程依赖于BR信号通路中的BIN2及其上游信号组分，并且BR信号与非生毛细胞命运决定的标记基因GL2的表达呈正相关，遗传分析表明BR信号通过BIN2和MYB/bHLH/WD-repeat转录复合体，调控根表皮细胞中GL2表达模式的形成。已在国际重要学术期刊发表论文3篇，申请发明1项。