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植物是固着的,不像动物一样可以自由移动,而且,植物的生存环境也并不总是良好的,经常遭受来自外界的各种各样的逆境胁迫,例如:盐害,高pH,低pH,高温,低温,干旱,虫害,辐射等,为了适应多变的环境,就要增强植物的抗逆性,这种抗逆性可以使植物体内自然进化形成的一系列复杂调节机制,也可以是人工培育的。Ca2+是普遍存在于植物体内的一种第二信使,在植物遭受外界胁迫时,体内Ca2+在浓度,空间上都会发生变化,称之为钙信号。为了对外界刺激作出反应,需要感知体内钙信号,CBL(Calcineurin B-like protein,CBL)蛋白是一类重要的钙结合蛋白,能够参与植物的逆境信号转导途径,在拟南芥和水稻中已经发现了 10种编码CBL的基因,但CBL蛋白本身不具有活性,需要通过与CIPK(CBL-interacting protein kinase)形成复合体才能调节下游靶基因参与信号转导,最终对胁迫做出应答,人们对CBL和CIPK蛋白的研究已经很多,现有的研究表明CBL-CIPK系统是通过调节钠离子、钾离子等的运输活性来提高植物对非生物胁迫的耐受性,但与H+运输的关系并不是很清楚,而H+主要是通过质膜H+-ATPase来调节的。Hodges等人在1972年发现了质膜微囊具有膜结合的ATPase水解活力,进而发现了质膜H+-ATPase,质膜H+-ATPase在植物的生长发育过程及抗逆途径中发挥了重要的生理功能。质膜H+-ATPase能够水解ATP产生能量,从而将细胞质内的H+泵出到细胞外,所以又称为质子泵,泵出H+的过程能够产生跨膜pH梯度和电势梯度,进一步形成质子电化学势ΔpH,为细胞生长提供所需驱动力。已经发现在拟南芥中有11种编码质膜H+-ATPase的基因,现有研究证明CIPK11(PKS5)负调控质膜H+-ATPase2(AHA2),在拟南芥中AtCBL10又可以和AtCIPK11形成复合体,所以我们验证AtCBL10是否可以直接作用于质膜H+-ATPase调节其活性。生物信息学分析可知,AtAHAs蛋白的C端含有较长的跨膜区,为了便于研究它与AtCBL10蛋白之间的关系,我们采用PCR的方法将11种AtAHAs蛋白游离在细胞质中的C末端对应的基因扩增出来,采用酵母双杂交的方法和双分子荧光互补实验,都证明了 AtCBL10可与AtAHA4和AtA-HA11的C末端产生互作,说明AtCBL10可直接调控质膜H+-ATPase。在高pH(pH7.7和pH8.1)处理下,对比拟南芥野生型和cbl10突变体种子萌发的情况,结果发现相较于野生型拟南芥,cbl10突变体的种子更能忍受高pH,在植株的生长发育时期也是如此,而低pH(pH 4.0)处理下,拟南芥野生型和cbl10突变体植株的长势都受到抑制,但影响不大,采用非损伤微测技术检测正常情况(pH 5.8)和高pH(pH 8.1)下的H+流情况,结果发现,在碱性环境下外界H+浓度减少,cbl10突变体内质膜H+-ATPase活性降低,外排H+少或者不排,所以比野生型生长的好,也说明AtCBL1 0可通过调控质膜H+-ATPase的活性来调节植物pH的平衡,并对外界刺激做出反应,进而维持植物体的正常生长发育。