本项目以竹笋为模式材料,在已有研究成果基础上,进一步以赤霉素诱导的PpCDPK及其介导的苯丙氨酸解氨酶(PAL)磷酸化为核心内容,分离纯化竹笋中的PpCDPK,明确其生物学特性和对PAL磷酸化的氨基酸位点,并运用Northern blot检测PpCDPK基因表达丰度。结合运用生理、生化和分子生物学的方法,探索PpCDPK介导的PAL磷酸化在竹笋木质化负调控中的可能模式(赤霉素→PpCDPK基因表达→PpCDPK合成→PAL磷酸化→抑制木质素合成),从而揭示PpCDPK的生理功能。目前国内外对植物PAL负调控的研究主要围绕抑制PAL基因表达(基因水平)而展开,本项目开创了从翻译后的PAL磷酸化修饰(蛋白质水平)来控制植物木质化进程的研究领域,其研究成果不仅可完善和发展植物木质化负调控机理,而且将有助于为培育出更便于人类利用的植物材料提供理论指导。
钙依赖钙调素不依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent calmodulin-independent protein kinase,CDPKs))是植物中由多基因家族编码的分布最广泛的一类丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,本项目主要研究了竹笋中受赤霉素诱导的PpCDPK及其对PAL的磷酸化作用,分析了部分纯化PpCDPK的生物学特性和对PAL的磷酸化位点,发现PpCDPK的分子量为56kD,具有钙结合性、自动磷酸化和磷酸化PAL酶。PpCDPK的磷酸化和自动磷酸化受到Ca2+ 的刺激而受到EGTA的抑制,显示PpCDPK具有钙依赖性。PAL的磷酸化位点为苏氨酸残基,克隆到的PpCDPK基因与其他高等植物的CDPKs具有高度的相似性,并具有相同的保守序列。竹笋中PpCDPK基因的表达受到到赤霉素处理的诱导。这些结果表明PpCDPK可能在竹笋的木质化过程中起重要作用,并受到赤霉素的调节。