近年来,由于全球气温变化加剧,导致降水量减少,水资源枯竭,干旱频繁发生。随着干旱的加剧,全球农作物产量受到极大影响。我国也是受干旱影响最严重的国家之一,频繁的旱灾导致农作物产量大幅度下降,严重危害我国的粮食安全。了解植物如何应对干旱胁迫有利于增加农作物产量,保证粮食供给。干旱来临时,植物会形成多种机制来应对干旱胁迫,明确这些响应干旱的机制对解决干旱问题尤为selleck产品重要。本实验室前期在拟南芥中鉴定到一个参与调控植物干旱胁迫应答的长链非编码RNA,DANA1(for Drought Associated long Noncoding RNA1),利用酵母三杂交实验筛选到一个新的RNA结合蛋白DIP1(DANA1 INTERACTING PROTEIN 1),通过土壤干旱实验和 PEG(polyethylene glycol)模拟干旱的平板实验发现dana1突变体和dip1突变体叶片失水率加快对干旱的耐受性降低,进一步发现DANA1和DIP1能够正调控干旱相关基因ABA2的表达。在此基础上,对DANA1和DIP1调控ABA2的分子机制进行深入解析。本课题的具体研究结果如下:1.DIP1和PWWP1/2相互作用利用酵母双杂交实验筛选到与DIP1相互作用的两个PEAT复合体的成员,PWWP1 和 PWWP2。通过蛋白 pull-down 实验证明 DIP1 与 PWWP1 和 PWWP2相互作用,进一步利用拟南芥原生质体内的BiFC实验证明DIP1与PWWP2相互作用。2.PWWP2正调控植物干旱胁迫应答通过对PWWP2的T-DNA插入突变体进行PEG模拟干旱的平板实验,发现pwwp2突变体对PEG敏感,进一步通过离体叶片的失水速率和气孔张合度检测发现其气孔张合度增大,离体叶片失水速率加快。又利用qREpigenetics抑制剂T-PCR实验发现PWWP2正调节靶基因ABA2的表达,猜测PWWP2正调控植物干旱胁迫应答。3.HAM1/2正调控植物干旱胁迫应答研究报道PWWP2属于PEAT复合体中的一员,PEAT复合体招募HAM1/2影响多个靶基因的组蛋白乙酰化水平,PWWP2又是ABA2的正调控因子,随即对HAM1/2在ABA2响应干旱的分子机制中的作用进行了研究。由于HAM1和HAM2双突变体纯合致死,我们对突Genetics behavioural变体ham1-1和ham2-1进行杂交,得到双杂合子植株,发现双杂合子中HAM1和HAM2的表达量均下降40%左右,进一步研究发现双杂合子对PEG敏感,耐旱性降低,气孔张合度增大,失水速率加快,损害了植物ABA诱导的气孔关闭功能。而HAM1过表达的气孔张合度减小。这与DANA1和DIP1研究结果一致。4.ABA2位点的组蛋白乙酰化水平分析实验室同学利用ChIRP实验表明DANA1可以在体内结合ABA2染色质,本研究通过ChIP实验发现DIP1也可以结合ABA2染色质,进一步研究发现DANA1,DIP1和HAM1和HAM2双杂合子突变体背景下,ABA2的H4K5ac的水平降低。说明在植物应对干旱过程中,DANA1和DIP1可能通过结合在ABA2染色质上影响组蛋白乙酰化水平从而影响ABA2表达量。综上所述,在植物响应干旱过程中,DANA1和DIP1通过影响ABA2位点的组蛋白乙酰化水平调控ABA2的转录,进而影响植物的耐旱性。本研究成果不仅丰富了长链非编码RNADANA1调控ABA2表达的分子机制,还完善了组蛋白乙酰化修饰参与植物应对干旱胁迫应答过程的调控模块,为抗旱农作物新品种的培育提供了新的思路。