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赤霉素(GAs)是一类重要的植物激素,负责调节了植物生长发育的许多过程,包括种子的萌发,叶的形成,茎和根的伸长,花的起始和开花时间等。赤霉素信号转导过程中最重要的事件是促进DELLA蛋白这一关键负调控因子的降解。许多研究推测DELLA蛋白的稳定性受到蛋白磷酸化和去磷酸化的调节,但具体的磷酸酶及其调控机理至今还未见报道。通过筛选EMS诱变的拟南芥突变体库,本研究筛选并鉴定到一个极度矮化的突变体topp4-1,该突变体顶端优势缺失,叶序混乱,莲座叶变小、卷曲并颜色深绿,开花延迟,花朵变小且萼片排布松散,部分花瓣和果荚卷曲,单个花药中成熟花粉数降低,果荚中种子数减少。TOPP4基因编码了一个拟南芥中Ⅰ型蛋白磷酸酶(PP1)的催化亚基,在植株整个发育过程中的不同器官中均广泛表达；TOPP4蛋白主要定位在细胞核中和细胞膜上。在野生型中超表达突变的topp4-1基因能完全模拟出topp4-1突变体表型,据此突变的topp4-1蛋白对植物发育有显性负效应。在野生型中利用amiRNA降低TOPP4基因的表达可以引起矮化的表型,而超表达正常的TOPP4使许多器官增大。topp4-1突变体中,编码GA合成酶基因GA20ox1和GA3oxl的转录水平降低,而GA2ox2基因的转录水平升高,表明植株体内GA含量可能下降。经液相色谱检测发现其体内总GA含量降低。但是,topp4-1突变体对外源施加的GA3不敏感,由此推测TOPP4可能参与了GA信号转导过程。GA可以促进野生型中TOPP4蛋白的积累,而在gidla/b/c突变体中这一过程明显受阻。遗传分析发现topp4-1的矮化表型能够被DELLA缺失突变体rga-t2和gai-t6部分恢复,说明DELLA蛋白RGA和GAI在TOPP4行使功能中起着重要作用。RGA和GAI在topp4-1突变体中大量积累,而在TOPP4超表达株系中急剧减少；体外降解实验证明RGA蛋白在topp4-1突变体中的降解变慢,而施加正常的TOPP4蛋白可以恢复这一过程,因此推测TOPP4可能通过促进DELLA蛋白的降解调节了GA信号通路。双分子荧光互补(BiFC)实验证明TOPP4与RGA和GAI在植物体内可以直接结合；体外的去磷酸化分析证明TOPP4能直接将RGA和GAI去磷酸化。由此得出,TOPP4通过将DELLA蛋白去磷酸化促进其降解,从而正调节了GA信号转导通路。本研究为DELLA蛋白去磷酸化在赤霉素信号通路中的作用提供了有力的证据,并揭示了PP1蛋白磷酸酶在植物生长发育中的重要功能。