小立碗蘚冷脅迫下表達(dá)序列標(biāo)簽分析及其相關(guān)基因Cor166的功能初探.pdf

1、低溫是影響植物生長(zhǎng)、發(fā)育及地理分布的一個(gè)重要生態(tài)因子，限制了冷敏感作物在低溫季節(jié)的種植，導(dǎo)致光合效率低下，作物產(chǎn)量降低。深入研究植物冷適應(yīng)機(jī)理對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如改良作物、增加冷季節(jié)的作物品種等意義重大。小立碗蘚(Physcomitrellapatens)是最近幾年發(fā)展起來(lái)的模式植物系統(tǒng)。其分布廣、極耐逆境、易培養(yǎng)、培養(yǎng)周期短，容易進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化和同源重組。小立碗蘚長(zhǎng)期處于單倍體世代，對(duì)于遺傳學(xué)研究來(lái)講，單倍體植物基因突變或敲除所產(chǎn)生的形態(tài)或生

2、理生化變化容易被監(jiān)測(cè)到，這些使研究植物抗逆基因的功能極為方便。 本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了一個(gè)小立碗蘚配子體冷脅迫的SSHcDNA雙向文庫(kù)。在正、反向文庫(kù)中，分別隨機(jī)挑選了384個(gè)陽(yáng)性克隆，進(jìn)行斑點(diǎn)雜交。根據(jù)斑點(diǎn)雜交的信息，分別在正、反向文庫(kù)中挑選了240個(gè)和180個(gè)克隆單向測(cè)序，各獲得232條和162條EST。通過(guò)BLSTx和BLSTxn與GenBank的數(shù)據(jù)庫(kù)比較，在正向文庫(kù)的232條EST中，有215條EST具有編碼蛋白質(zhì)功能，其余17

3、條EST序列與已知蛋白質(zhì)同源性較低或找不到任何同源序列。在反向文庫(kù)的162條EST中，有134條EST具有編碼蛋白質(zhì)功能，其余28條EST序列與已知蛋白質(zhì)同源性較低或找不到任何同源序列。在正向文庫(kù)的215條具有編碼蛋白質(zhì)功能的EST中，120條EST序列的功能已知，95條EST與推測(cè)、假想或功能未知的蛋白質(zhì)具有很高的同源性；在反向文庫(kù)的134條具有編碼蛋白質(zhì)功能的EST中，104條EST序列的功能已知，30條EST與推測(cè)、假想或功能未知

4、的蛋白質(zhì)具有很高的同源性。這些已知的功能基因分別來(lái)自32個(gè)(正向文庫(kù))和27個(gè)物種(反向文庫(kù))。正向文庫(kù)的已知功能基因30.3％來(lái)自擬南芥(Arabidopsisthaliana)、15.8％來(lái)自水稻(Oryzasativa)、7.9％來(lái)自小麥(Triticumaestivum)、1.3％來(lái)自于小立碗蘚(physcomitrellapatens)；反向文庫(kù)的已知功能基因19.8％來(lái)自擬南芥(Arabidopsisthaliana)、12

5、.7％來(lái)自水稻(Oryzasativa)、11.6％來(lái)自于小立碗蘚(Physcomitrellapatens)、5.8％來(lái)自于煙草(Nicotianatobacum.L)。對(duì)上述240條和180條EST片段進(jìn)行重疊群分析分別有126條和106條非冗余EST，正向文庫(kù)里有106條單一序列和20個(gè)重疊群；反向文庫(kù)里有90條單一序列和16個(gè)重疊群。 對(duì)文庫(kù)EST分析后表明，ABA、Ca2+、一些蛋白激酶參與了小立碗蘚的冷脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)

6、程；熱激轉(zhuǎn)錄因子、AP2結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子、MYC相關(guān)的DNA結(jié)合蛋白、MYB家族轉(zhuǎn)錄因子、bZIP轉(zhuǎn)錄因子等轉(zhuǎn)錄因子參與了冷脅迫下下游基因的表達(dá)調(diào)控；離子通道蛋白、水通道蛋白、膜通道蛋白、Rab蛋白等參與了物質(zhì)和能量的跨膜運(yùn)輸；脂肪酸去飽和酶保護(hù)了冷脅迫對(duì)細(xì)胞膜的傷害；錳超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物還原酶、過(guò)氧化氫酶，谷胱甘肽分解酶等參與了解除冷脅迫下細(xì)胞過(guò)氧化物升高導(dǎo)致的毒性的過(guò)程；泛素系統(tǒng)在分解變性蛋白的過(guò)程中起到主要作用；LEA蛋白