1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
植物作为固着生物，必须面临各种非生物胁迫[1]，非生物胁迫定义为由于过量或者不足的物理或化学条件诱导引发的对植物生长、发育和繁殖过程中的负面的影响，例如盐碱胁迫、温度胁迫、干旱胁迫等。植物对环境压力的感受和反应是一个基本性的生物学问题。人们在近年来的科研中发现越来越多的因子在植物的逆境胁迫中发挥作用，极大程度上推动了植物抗逆性分子机制的研究进展。A20/AN1型锌指蛋白是一种广泛地存在于各种真核生物中的C4型保守结构锌指蛋白。锌指蛋白ZFP157是水稻的一类典型的A20/AN1型蛋白，含有1个AN1锌指结构域和1个A20锌指结构域[2]。已有研究表明，A20/AN1锌指蛋白参与植物的非生物胁迫应答，但其发挥的具体作用仍需要进一步研究。近年来的相关研究表明，植物中的A20/AN1型锌指蛋白可能通过以下几种方式参与非生物胁迫反应。
第一种是通过植物激素途径参与非生物胁迫响应。在非生物胁迫下，植株将通过在GA通路[3]中累计抑制物DELLA蛋白来抵抗不利的环境影响。拟南芥过表达后，植株中的赤霉素含量有所降低，同时DELLA蛋白含量提升，植物生长收到抑制，从而提高了植株的抵御寒冷的能力。水稻A20/AN1型锌指蛋白基因OsDOG的过量表达抑制了转基因植株细胞的纵向伸长并导致植株生长相形见绌[4]。与此同时同时降低了植株体内赤霉素1含量，这种含量的降低可能是因为过量表达后植株层面表达水平的降低，而外源赤霉素3的应用可以使植株的矮化表型得到恢复。因此推测OsDOG在植株赤霉素反应通道中起负调控作用[5]。脱落酸主要通过以下形式应对不利环境：通过抑制气孔的开启或者促进气孔关闭的方式达到维持组织内水分的稳定的目的[6]；增加透水性，促进水分的内化渗入；诱导drought-specific蛋白质的合成，与此同时调整保卫细胞体内的离子通道，控制应答基因的输出[9]。被人们所熟知的的不饱和碳氢化合物乙烯，已知有一个三重反应，抑制茎的伸长生长、促进茎或根的增粗和引起叶柄和胚轴偏上生长。各种非生物胁迫均能诱导乙烯产生，调节大量相关基因的表达，激活乙烯信号通路参与应激反应，从而影响植物的抗逆性。生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源性激素，广泛存在于各种植物中。最明显的作用是促进生长，但对茎、芽、根的影响因浓度的不同而不同。以往的研究表明，干旱胁迫抑制生长素的形成，生长素在盐胁迫下主要调控主根和侧根的数量，从而调节植物的发育生长。其中的具体机理尚待研究。
第二种是通过泛素结合和活性氧系统的方式参与非生物的应激反应。在短生长周期植物拟南芥中挖掘的AtSAP5蛋白兼具A20型与AN1型锌指结构域，拥有E3泛素连接酶活性，并且可以结合单体泛素蛋白与多聚泛素蛋白。AtSAP5的E3活性通过AN1型锌指结构域产生；而仅含有A20型锌指结构域的AtSAP5只包含A20锌指结构域，展现出自身的单泛素化能力[9]。AtSAP5的过量表达可以通过上调增加转基因拟南芥对干旱、渗透及高含盐胁迫的耐受性的胁迫相关基因的表达。至今为止，多篇研究报道了有关植物应激反应中的泛素连接酶的作用，如DRIP1、RPN12a、HOS1、KEG等，此类基因的编码蛋白以正向或逆向降解靶蛋白的方式调节植物逆境的应答。所谓的活性氧，为有氧组件的一般术语，是指机体内或者自然环境中好氧成分和含氧活性物质总称[10]。在非生物胁迫环境中，大量的活性氧自由基会在植物体中会产生。活性氧种类在植物体内的过度表达会对植物带来损害。例如某些蛋白质的失活或者降解、链的断
2. 研究的基本内容和问题
高温、低温、干旱等非生物胁迫对植物生长和作物生产具有不利的影响。
提高植物抗逆性对农业生产的可持续性至关重要。
已有实验表明，水稻锌指蛋白ZFP157的表达受氧化胁迫、高温胁迫、盐胁迫等多种外界胁迫影响，但其中的分子机制仍未完善。
3. 研究的方法与方案
1.ZFP157序列分析、进化树的构建和蛋白结构预测
首先根据ZFP157的os号在NCBI网站上查找其完整的蛋白质序列，再根据其蛋白序列寻找同源序列。在MEGA5软件中完成系统发生树的构建。登录SMART网站，输入NCBI网站上查询的ZFP157蛋白序列，获得预测结构域。下载DNAman软件，翻译氨基酸序列。
2.耐盐性鉴定
4. 研究创新点
水稻锌指蛋白ZFP157的生物学功能还未知，人们对于该基因在水稻发育和抗逆中发挥什么作用还不了解。
本研究通过生物信息分析和湿实验相结合的方法，在已有成果的基础上，研究水稻锌指蛋白ZFP157的功能，对进一步了解植物的发育和胁迫应答机制以及培育具有优良水稻性状的新材料具有潜在的意义。
5. 研究计划与进展
2018年8月30日-2018年11月30日
生物信息学分析ZFP157的结构与功能
2018年11月30日-2018年1月20日
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