水对于植物生长是必须的,缺水条件下,植物生长速率明显降低。渗透感受器OSCA1是植物感受干旱的非选择性阳离子通道,但目前并不清楚OSCA1在高渗胁迫响应过程中是如何被调控的,以及OSCA家族其它成员的生物学功能。研究OSCA1蛋白结构的功能域,有助于我们理解OSCA1感受刺激的机理。本课题通过酵母双杂技术和双分子荧光互补技术验证OSIP-CM是OSCA1的互作因子,并通过HEK 293T细胞异源表达OSCA1和OSIP-CM,发现OSIP-CM会反馈抑制OSCA1的离子通道活性,对高渗刺激产生的钙信号产生反馈抑制。为人工改造OSCA1的通道活性以提高OSCA1感受胁迫的灵敏度,增强植物抗旱节水能力,我们设计实验以研究OSCA1与OSIP-CM互作的功能区域和关键调控位点。通过对OSIP-CM结合位点和OSCA1蛋白结构的分析,我们定点突变了OSCA1中三个位点氨基酸,酵母双杂实验结果表明,三个位点单独突变后,osca1仍会与OSIP-CM发生相互作用,说明OSCA1与OSIP-CM存在多个结合位点,接下来我们将设计多个位点突变进行实验以确定OSCA1的关键功能区域,从而人工改造OSCA1基因,使其通道活性增大,提高对渗透感知的灵敏度。Ca²⁺是调节花粉萌发和管生长的重要第二信使,它对于花粉管的生长至关重要。研究发现通过钙螯合剂破坏花粉管顶端Ca²⁺梯度,花粉管生长会受到抑制,并且当花粉管胞质中的摩尔渗透压浓度变化时,其离子动力学和生长动力学也会发生变化,因此,Ca²⁺和渗透都会对花粉管的生长产生影响。花粉管的生长过程中伴随着钙浓度周期性的波动称为钙震荡,其振荡周期与花粉管生长的振荡周期相同。高渗会引起花粉管体内钙震荡,但是渗透是怎么影响钙震荡目前还不清楚,目前还没有研究表明哪一些钙离子通道能直接影响花粉的钙震荡。本课题通过对OSCA家族突变体在花粉萌发和花粉管生长过程中进行表型筛选,旨在发掘影响花粉管钙震荡的钙离子通道蛋白。OSCA1是机械敏感通道蛋白,可以感受花粉管细胞膜的张力变化,由此出发,我们通过基因芯片、转录组分析,组织表达分析和分析全家族表型,筛选到一些相关的OSCA家族成员,其中有两个基因OSCA D与OSCA F在花粉管中的功能相对突出。通过研究双突osca d-f的生理表型,我们发现在高渗条件下,突变体花粉粒活性正常,但花粉萌发和花粉管生长受到抑制,同时种子的发育也受到影响。基于此表型,我们接下来将研究双突在花粉管尖端对钙震荡的作用以明确影响花粉管钙震荡的钙离子通道蛋白。