在"与葡萄高温胁迫相关的水杨酸信号在细胞内传导"的初步研究的基础上,运用现代细胞生物学和植物信号分子生物学的研究手段,着重研究高温诱导水杨酸信号产生的分子细胞学机制以及细胞对水杨酸信号的分子识别。主要包括突发性高温诱导下水杨酸信号产生的细胞学机制;参与高温触发水杨酸信号产生的组分的鉴定;这些组分的运作特性和活性调节机制;细胞对水杨酸信号的识别;识别后对胞内第二信使系统和蛋白激酶的影响。通过这些研究将揭示植物对高温逆境信号的识别、传导和逆境信号物质水杨酸的产生及其在胞内转导的机制,逐步完善与植物耐热性诱导有关的水杨酸信号传递链,也为通过基因工程提高植物抗逆性提供理论基础。
我们前期研究证实了水杨酸(Salicylic acid, 简称SA)作为一种信号分子介导了高温诱导的植物耐热性的形成,但关于高温诱导SA信号产生的机制以及细胞对SA信号的分子识别机制仍不清楚,为此本项目进行了这方面的研究;研究结果表明(1)在植物感受高温刺激中,内源游离态SA快速的积累一方面来自于结合态葡萄糖苷SA的水解,另一方面来自于由苯丙氨酸解氨酶和苯甲酸2-羟化酶(BA2H)参与的新的合成,而BA2H活性又受蛋白质可逆磷酸化的调节,且H2O2作用于SA产生的上游;(2)质膜上的PIP2特异的磷脂酶C、磷脂酶D、H+-ATPase都参与了细胞对SA信号的识别,外源SA可在转录、翻译和酶活性水平上激活这些酶的活性;(3)结合态SA和ABA也参与了耐热性的诱导,其诱导作用可能通过磷脂酶C的识别和转导来实现的;(4)高温锻炼和外源SA都可以在转录、翻译和酶活水平上激活葡萄果实苯丙氨酸解氨酶,促进果实类黄酮代谢关键酶-查尔酮合成酶、黄烷酮-3-脱氢酶、二氢黄酮醇还原酶、二苯乙烯合成酶基因的表达;这些结果为通过栽培学和遗传学手段提高植物抗逆性和改善果实品质提供了重要的理论依据。