水稻RING指蛋白基因OsBIRF1和類絲氨酸羧肽酶基因OsBISCPL1的功能分析.pdf

1、植物抗病反應的調(diào)控涉及到復雜信號傳導途徑以及眾多蛋白因子的協(xié)同作用。在研究水稻誘導免疫分子機理的過程中，分離鑒定了2個與水稻抗病反應相關的cDNA克隆BIHN-w1和BNHN-w3，分別編碼RING-H2型RING指蛋白和絲氨酸羧肽酶類蛋白。本研究中，我們克隆了這2個cDNA克隆所代表的基因，OsBlRF1和OsBISCPL1，并研究了其生物學功能。 OsBIRF1基因全長為1873 bp，包含一個1191 bp的ORF，編碼一

2、個396個氨基酸的蛋白，含有一個高度保守的RING-H2型RING指結構域，是一個水稻RING-H2型RING指蛋白。OsBIRF1位于水稻第2條染色體上，不含內(nèi)含子。RT-PCR結果分析表明，苯并噻二唑(benzothiadiazole，BTH)、水楊酸(salicylic acid，SA)、ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)和茉莉酸(jasmonic acid，JA)等抗病信號分子能

3、激活OsBIRF1的表達；在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應中OsBIRF1表現(xiàn)出明顯的誘導表達，而在親和性互作的感病水稻幼苗中只檢測到相對較低水平的基礎表達。為了進一步研究OsBIRF1在抗病反應中的功能，我們將OsBIRF1基因?qū)霟煵?，獲得10株轉(zhuǎn)OsBIRFl基因T0代煙草植株，其中5個株系(3，4，5，8，15)為單拷貝插入。RT-PCR結果分析表明所檢測的OsBIRF1轉(zhuǎn)基因煙草植株都能夠正常表達。OsBIRF1轉(zhuǎn)基因煙草植

4、株不僅在長勢方面比非轉(zhuǎn)基因植株好，且明顯提高了對煙草花葉病毒病和煙草野火病的抗性，誘導了煙草防衛(wèi)反應相關基因PR-1、PR-2、PR-3和PR-5的上調(diào)表達。此外，轉(zhuǎn)OsBIRF1基因煙草植株降低了對ABA的敏感性，提高了對氧化脅迫和干旱的抗性，但其抗鹽性沒有明顯的變化。這些結果表明OsBIRF1在激活水稻抗病及抗逆反應中起作用。 OsBISCPL1基因全長cDNA為1747 bp，包含一個大小為1407 bp的ORF。OsBI

5、SCPL1位于水稻第8號染色體上，由12個外顯子和11個內(nèi)含子組成，在水稻基因組中以單拷貝的形式存在。OsBISCPL1編碼一個由468個氨基酸組成的蛋白，屬于類絲氨酸羧肽酶，其N-端1～29個氨基酸為信號肽序列，31～465個氨基酸是S10家族的肽酶序列，其中IvAESYGG是所有絲氨酸羧肽酶高度保守的絲氨酸活性位點。OsBISCPL1蛋白與擬南芥SCPL51遺傳距離較近，在氨基酸水平上有53.6％的一致性。OsBISCPL1基因在水

6、稻中的表達存在組織差異性，在根、葉和幼穗中表達量高，而在莖中較低?；虮磉_分析表明，BTH、SA、ACC和JA等抗病信號分子能激活OsBISCPL1基因的表達，在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應中OsBISCPL1基因上調(diào)表達。 利用根癌農(nóng)桿菌介導的花序浸蘸法將OsBISCPL1導入擬南芥植株，獲得13株轉(zhuǎn)OsBISCPL1基因T1代擬南芥株系，其中5個株系為單拷貝插入。RT-PCR分析結果表明OsBISCPL1在所檢測的轉(zhuǎn)基因

7、擬南芥T2代單拷貝植株中都能夠正常表達。抗病性測定表明，OsBISCPL1轉(zhuǎn)基因植株提高對Alternaria brassicicola、Pseudomonas syringae pv．tomato的抗性，而且這些轉(zhuǎn)基因植株中防衛(wèi)相關基因PR-1、PR-2、PR-5和PDF1.2都有組成型增強表達。 OsBISCPL1轉(zhuǎn)基因植株在一定程度上降低了ABA敏感性，但對氧化脅迫表現(xiàn)出一定抗性。這些結果表明OsBISCPL1編碼了一個水稻絲氨酸