中文摘要：

植物通过关闭气孔减少体内水分散失，对干旱胁迫做出应答。我们发现拟南芥ATHK1在ABA和H2O2诱导的气孔关闭中发挥重要作用，但其具体作用的机制不清楚。本项目拟以拟南芥野生型、ATHK1超表达植物及athk1与ost1、abi1、abi2相关双突变体为材料研究ATHK1在保卫细胞信号转导中的位置、保卫细胞内的定位以及ATHK1调控的响应蛋白。运用膜片钳技术检测ATHK1对保卫细胞Ca2+通道的调节作用,通过confocal观察比较上述材料保卫细胞[Ca2+]的变化，确立ATHK1与其它重要组分在调控气孔关闭过程中的关系；另外分离受ATHK1磷酸化的蛋白，利用质谱鉴定其序列，用生物信息学方法分析其结构功能。本项目首次将组氨酸蛋白激酶ATHK1 与干旱诱导激素ABA及第二信使H2O2/NO/Ca2+等在调控气孔关闭方面联系起来，深入解释ATHK1在调节气孔关闭过程中的分子机制。

结论摘要：

在高等植物中, 植物激素脱落酸诱导的气孔关闭是抵抗干旱的一种重要的应激反应. 在ABA 诱导的气孔关闭过程中, 有几种信号组分参与其中, 包括过氧化氢以及钙通道、钾通道等离子通道.最近研究发现,ATHK1 在调节种子形成的干燥过程中扮演着独一无二的角色, 因为超表达该基因会增强呼吸作用和脱落酸合成的相关基因. 所以, ATHK1 可能参与了脱落酸信号途径. 尽管有研究发现ATHK1 与ABA 间存在某些联系, 但是ATHK1 在ABA 信号转导中究竟处于哪个位置尚缺乏明确证据. 此前我们的一系列研究结果表明, 第二信使(如H2O2)和离子通道(如钙通道)都在ABA 诱导的气孔运动中发挥重要作用. 前期研究也发现, ATHK1 与气孔运动有一定关联, 因此, 本研究拟明确ATHK1 是否也参与了ABA/H2O2 信号传递系统以及它在其中是如何起作用的. 　　本文的结果证明, ATHK1 在ABA 信号转导中通过调节保卫细胞质膜钙通道介导H2O2 诱导的气孔关闭. 当ABA 处理时, ATHK1 缺失突变体气孔关闭反应对ABA 和H2O2 敏感性下降; 与野生型相比, 突变体中ABA 诱导气孔关闭过程受到很大程度的抑制,同时athk1 在水分胁迫条件下的失水也比野生型更迅速. 以前的研究证明H2O2 的产生及其对气孔关闭的影响, 由于在athk1 突变体中受ABA 诱导产生的H2O2 量并未减弱, 功能缺失突变体并不影响H2O2 的内稳态, 故ATHK1 可能扮演保卫细胞中H2O2 的下游调节因子角色. 本研究发现, ABA 可以诱导H2O2 产生, 　　进而调控保卫细胞钙离子内流, 钙内流又引起保卫细胞渗透状态变化从而使气孔形态发生变化, 导致气孔关闭. 　　通过膜片钳实验, 本研究发现ATHK1 也能调节钙通道, 并且调控H2O2 产生的NADPH 氧化酶的抑制剂DPI 能够逆转其功能. 在WS 野生型中, 受到H2O2 调控的通道也能被ATHK1控制, 但在突变体中却没有类似现象.我们还发现一个有趣的现象, 那就是ATHK1 不仅调控保卫细胞内钙离子浓度, 而且调控胞内的钙浓度变化节律, 即调节钙震荡.