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油菜素甾醇和生长素是两大类重要植物激素,它们各自独立或相互协同调控植物生长发育的诸多过程,包括细胞的分裂与伸长、组织与器官的分化、开花与结实、成熟与衰老及响应外界生物和非生物胁迫等。植物激素的活性一方面受控于它们的代谢和分布水平,另一方面主要取决于激素信号的感知和传递。因此这两大类激素的信号转导都受到科学家的广泛关注,近年来相关方面通过大量的遗传学、生物化学、药物化学、分子生物学及组学研究已经取得很多重要进展,分别构建了较为完善的BR和生长素信号转导途径,但是各个信号途径中各组分间相互调控的分子机理还缺乏研究。过去大量研究表明,在BR信号转导早期BAK1通过与BRI1相互作用介导BR信号转导,但由于缺乏单株植物中同时缺失BAK1及其同源基因的遗传学数据,它在BR信号转导途径中的贡献尚不完全清楚,即BAK1在BR信号途径是否为必不可少的组分?这也是该研究领域亟需回答的重要科学问题。而在生长素信号转导途径中,ARF转录因子发挥着关键性作用,它们主要通过接收上游生长素信号调控下游基因的转录,影响着植物从胚胎发生直至衰老死亡的整个生命过程,但对于如此重要的ARF蛋白,植物细胞以怎样的调控机制使ARF蛋白始终保持合成和降解的平衡状态的相关报道甚少。本文围绕以上两个重要科学问题分别展开了较为深入的研究。主要取得了如下研究结果:首先通过进化分析和转基因实验确定在Col-0背景下,LRR II亚家族中只有 SERK1、SERK2、SERK3/BAK1、SERK4/BKK1 参与 BR 信号转导。通过遗传杂交实验获了两套完全独立的T-DNA插入三重突变体srk1ber1 bkk1,它们暗下与bri1完全缺失突变体表型类似,互补实验证明该突变体表型确实由这三个基因缺失造成。该三重突变体对外源BL不敏感,BL处理时,突变体中BR下游响应基因CPD、DWF4的表达量不发生变化,BES1也始终处于磷酸化失活状态。超表达受体BRI1也不能恢复serk1 bak1 bkk1三重突变体的表型,而且该突变体中BRI1不能感知BR信号,其磷酸化水平无法被诱导。该工作证明BAK1及其同源蛋白同时缺失时,BR信号转导在早期即中断。另外,以激活标签法筛选BR相关调控因子的过程中,我们获得一个暗下下胚轴缩短的突变体AAF1-D,基因克隆和表型重现实验确定该突变体中目标基因为AAF1,它编码一个功能未知的F-box蛋白,并确定AAF2是其功能同源基因。进一步研究发现AAF1直接参与生长素相关的信号途径,从而间接影响BR信号转导途径,如:AAF1、A4F2超表达突变体均与arf7功能缺失突变体类似,它们都表现明显的生长素突变体表型,而且对生长素和蓝光信号的敏感性都降低;相反,杂交获得的aaf1 aaf2双重功能缺失突变体对生长素和蓝光信号都更加敏感。进一步植物体内和体外实验证明AAF1与ARF7直接相互作用,AAF1超表达加速ARF7蛋白质泛素化降解,而且蓝光信号能诱导AAF1表达,使ARF7蛋白泛素化程度增强,蛋白积累量减少。综上,本文的研究通过遗传学和生物化学等方法证明BAK1及其同源蛋白在BR信号转导途径中发挥必不可少的功能。发现F-box蛋白AAF1通过泛素化降解ARF7,负调节生长素和蓝光信号转导,获得了植物体内维持ARF蛋白合成和降解平衡新的分子证据。