小麥SKP1同源基因TSK1的克隆和功能分析.pdf

1、SKP1((S)-phase(k)inase-associated-protein(1))蛋白是普遍存在于真核生物中的一類小分子量蛋白質(zhì)，其主要的生物學(xué)功能在于參與SCF復(fù)合體的形成，從而調(diào)控生物體內(nèi)泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解，并參與多方面的生物發(fā)育過程。SKP1蛋白能夠同時(shí)和Cullin蛋白以及F-box蛋白結(jié)合，形成SCF復(fù)合體的核心部分。因此，SKP1基因正常功能的維持對于SCF復(fù)合體功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。擬南芥ASK1參與了多個(gè)SCF復(fù)

2、合體的形成并調(diào)控著包括植物雄性減數(shù)分裂、生長素、赤霉素、茉莉酸和乙烯等生理和發(fā)育進(jìn)程。但是來自單子葉植物尤其是小麥和水稻中的SKP1基因還鮮有報(bào)道，其功能還不為所知.
　　 本文利用篩選小麥cDNA文庫結(jié)合RT-PCR的方法從小麥中分離到了一個(gè)SKP1同源基因，并命名為TSK1(Titicum aestivum SKP1-Like1)。序列比較結(jié)果顯示TSK1與多個(gè)植物來源的SKP1基因有較高的同源性，對推測的編碼蛋白序列的分析

3、發(fā)現(xiàn)TSK1與包括擬南芥來源的ASK1/ASK2等蛋白的羧基端有非常高的保守性。
　　 在對TSK1表達(dá)模式的研究結(jié)果顯示TSK1主要是集中在小麥花序和幼根中表達(dá)。TSK1的表達(dá)還受ABA的抑制，但是當(dāng)小麥中ABA合成受抑的情況下，TSK1的表達(dá)會(huì)有所增加，說明TSK1的表達(dá)受ABA的調(diào)控。RNA原位雜交顯示TSK1基因在花頂端分生組織、花藥以及幼根等分生較旺盛的組織中有較強(qiáng)的表達(dá)，暗示該基因可能參與了與細(xì)胞分裂相關(guān)的過程。

4、r>　　 為了研究TSK1可能具有的功能，在ask1-1擬南芥突變體背景上超表達(dá)TSK1，觀察到能夠部分恢復(fù)ask1-1突變體雄性不育的表型，說明TSK1和ASK1在植物減數(shù)分裂過程中存在某種保守性。在擬南芥超表達(dá)TSK1造成了植物主根發(fā)育對外源生長素的敏感性增強(qiáng)，主根縮短，對生長素極性運(yùn)輸抑制劑也表現(xiàn)出較強(qiáng)的敏感性。這一觀察結(jié)果與擬南芥ask1-1突變體呈現(xiàn)的對外源生長素不敏感的表型相反，說明TSK1與ASK1一樣也參與了調(diào)節(jié)植物生

5、長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。以上結(jié)果證實(shí)了來自單子葉植物的TSK1和來自雙子葉植物的ASK1在調(diào)節(jié)減數(shù)分裂和生長素信號上存在功能上的保守性。
　　 SCF復(fù)合體調(diào)控的植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程一直是植物激素研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。但是，SCF復(fù)合體是否也參與調(diào)控植物ABA信號途徑，目前還沒有明確的報(bào)道。對在野生型擬南芥背景上超表達(dá)TSK1的表型觀察發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與ABA相關(guān)的變化，包括萌發(fā)和開花推遲，氣孔開度減小等。進(jìn)一步的觀察發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植株的萌發(fā)和營養(yǎng)生長

6、都呈現(xiàn)出對ABA的超敏感，轉(zhuǎn)基因植株的抗旱性也有所增強(qiáng)。RT-PCR的結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因植株中多個(gè)ABA相關(guān)的已知基因表達(dá)量的發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種ABA的超敏感性并不是由于轉(zhuǎn)基因擬南芥中ABA合成途徑的改變所造成的，而可能是影響了ABA的信號傳導(dǎo)過程。
　　 為了進(jìn)一步證實(shí)植物中SKP1家族成員參與調(diào)節(jié)植物ABA信號傳導(dǎo)途徑，通過對擬南芥ASK1/ask1 ASK12/ask2的雜合雙突變體自交后代的研究，顯示ask1/ask

7、1純合突變體和ask1/ask1 ASK2/ask2植株表現(xiàn)出對ABA的弱敏感性。該結(jié)果從另一個(gè)側(cè)面證實(shí)了植物中SKP1基因參與調(diào)節(jié)ABA信號途徑。
　　 綜上所述，本文從小麥中分離到了一個(gè)新的SKP1同源基因TSK1，其表達(dá)模式和擬南芥中ASK1較為類似。該基因能夠部分恢復(fù)ask1-1突變體雄性不育的表型以及調(diào)節(jié)生長素信號途徑，說明TSK1和ASK1的功能在進(jìn)化上的保守性。通過研究TSK1超表達(dá)擬南芥植株的表型以及對擬南芥as