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文檔簡介
1、玉米是全球重要的糧食、能源、飼料和工業(yè)原料作物,低溫已成為限制玉米產(chǎn)量提高的重要環(huán)境因子之一。因此,深入開展玉米耐冷機制的研究,培育玉米耐冷新品種,是我國乃至全世界玉米遺傳改良的重要目標之一。RB-GRP(RNA-bindingglycine-rich protein)是富含甘氨酸的一類超級蛋白家族,在植物中廣泛存在,與低溫、鹽離子、重金屬、UV及激素響應(yīng)相關(guān)。本研究利用生物信息學的方法鑒定了玉米ZmRB-GRP基因家族,并對部分基因的
2、表達及耐冷功能進行了分析,主要結(jié)果如下:
1.玉米ZmRB-GRP全基因組檢索分析表明玉米中存在23個ZmRB-GRP基因,分布在10條染色體上,其中15個靶向細胞核;進化分析表明ZmRB-GRP家族在玉米中分為4個亞組,有5對旁系同源基因,表明玉米ZmRB-GRP基因數(shù)目的增加方式主要為片段基因加倍;玉米、水稻、擬南芥和小麥的RB-GRP比較分析發(fā)現(xiàn)2個玉米特有的亞群,表明這些基因是在玉米進化后出現(xiàn)的或者在其它物種中還沒有找
3、到對應(yīng)的基因;啟動子及磷酸化預測分析表明ZmRB-GRP包含與多種非生物因子和生物因子響應(yīng)相關(guān)的順式作用元件。
2.從23個ZmRB-GRP基因中挑選8個(每個亞組選取2個),qRT-PCR分析表明這8個基因?qū)}離子、低溫、溫度恢復和ABA處理有響應(yīng);此外候選基因關(guān)聯(lián)分析表明ZmRB-G RP、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-G RP14均與冷害條件下四個苗期耐冷性狀(可溶性糖含量、含水量、葉片卷曲度和根莖比
4、)中至少1個性狀顯著相關(guān),表明這4個基因與玉米的苗期耐冷性相關(guān)。
3.ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14可冷互補 E.coli BX04突變體(低溫敏感性菌株),表明它們在一定程度上可增強E.coli BX04對低溫的耐受性。
4.核酸結(jié)合分析表明ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14能與ssDNA結(jié)合,且結(jié)合能力與蛋白濃度及鹽離子濃度相關(guān),表明Zm
5、RB-GRP4、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14可能具有分子伴侶的功能。
5.35 S∷ZmRB-GRP4、35S∷ZmRB-GRP5和35S∷ZmRB-GRP14轉(zhuǎn)化擬南芥T-DNA插入突變體atgrp7和atgrp2,結(jié)果表明這3個基因均可增強擬南芥突變體的耐冷性。
6.酵母雙雜交顯示ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5均與玉米DnaJ基因互作,表明二者均可能通過發(fā)揮分子伴侶的功能形成蛋白復合體來調(diào)節(jié)植
6、株對低溫的響應(yīng);而ZmRB-GRP4還與DEAD-Box RNA解旋酶(以下簡稱RH)互作,表明ZmRB-GRP4可能與RH形成復合體參與rRNA的生物合成過程來增強植物耐冷性。
總之,本研究利用生物信息及分子生物學實驗對玉米ZmRB-GRP家族進行全基因組鑒定和分析,發(fā)現(xiàn)ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14在植物低溫響應(yīng)過程中起著重要作用,研究結(jié)果可為ZmRB-GRP的功能研究以及
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