水稻JAZ家族抗逆相關基因的鑒定和功能分析.pdf

1、植物感受干旱、高鹽等逆境，激發(fā)內源信號傳遞系統(tǒng)，調節(jié)非生物脅迫應答和適應相關基因表達，進而適應不利環(huán)境。水稻對非生物逆境脅迫的響應涉及到生理和分子水平的調控過程。尋找抗逆相關的調控基因對闡明水稻對非生物逆境脅迫的響應機制以及指導水稻抗逆性遺傳改良具有重要意義。JAZ是茉莉酸信號響應途徑中的負調控因子。水稻中大部分JAZ家族的基因都受到非生物逆境脅迫的誘導表達。我們對6個在逆境脅迫芯片數(shù)據(jù)中受到誘導表達的JAZ基因轉化水稻品種中花11(O

2、ryza sativaL.ssp japonica)。對超量表達轉基因材料進行進行了苗期逆境脅迫表型篩選。其中兩個基因（OsJAZ1和OsJAZ9）的轉基因材料分別對干旱和鹽脅迫表現(xiàn)出較為明顯的表型。本研究對這兩個參與到JA信號傳遞和非生物逆境脅迫應答的JAZ基因做了更加深入的功能分析。本研究主要內容包括：
　　⑴OsJAZ1受到逆境脅迫誘導表達。OsJAZ1的超量表達植株相比對照旱敏感，而對ABA處理相比對照不敏感;而OsJAZ

3、1功能缺失突變體植株相比對照抗旱，卻對ABA處理相比對照敏感。OsJAZ1功能缺失突變體材料中干旱脅迫后上調表達的基因數(shù)目比與OsJAZ1的超量表達植株和野生型的干旱誘導上調的基因數(shù)目明顯要多。OsJAZ1在酵母中與OsMYC2互作，它和OsCOI1a的互作依賴于冠菌素。OsJAZ1超量表達和OsJAZ1功能缺失突變體的表型可能和ABA響應的基因有關，篩選酵母雙雜交文庫獲得一個OsJAZ1的互作蛋白bZIP類型轉錄因子OsBZ8，雙分子

4、熒光互補實驗和酵母雙雜交點對點實驗驗證了OsJAZ1能和它互作。OsJAZ1和OsBZ8的全長在酵母中都沒有轉錄激活活性。OsBZ8的表達量受到逆境誘導表達，其啟動子上有多個逆境相關的順式作用元件。熒光素酶實驗結果說明OsJAZ1具有轉錄抑制子的功能。OsBZ8能夠結合到多個ABA相關基因的啟動子的ABRE順式作用元件上。OsJAZ1能抑制OsBZ8的轉錄激活活性。此外，OsJAZ1也可以與OsNINJA互作，它們可能和OsBZ8組成的

5、蛋白復合體調控下游基因的表達，繼而調控水稻對干旱脅迫的應答。
　　⑵OsJAZ9抑制表達轉基因水稻的表型是相比對照對鹽脅迫敏感。OsJAZ9超量表達和OsJAZ9抑制表達材料鹽脅迫之后地上部分的Na+/K+也顯著不同。OsJAZ9抑制表達材料對JA敏感表型以及酵母雙雜交和pull-down實驗結果都驗證了OsJAZ9和OsCOI1a的互作，這也說明OsJAZ9在JA信號傳遞中起著作用。OsAKT1，OsHAK10，OsHAK21和

6、OsHAK27的表達模式在OsJAZ9的超量表達和抑制表達植株之中不同。受到JA處理調控的三個離子通道轉運蛋白OsSKC1，OsHAK21和OsHAK27在OsJAZ9超量表達材料中對JA處理的表達模式和野生型以及OsJAZ9抑制表達材料相反。通過酵母雙雜交文庫篩選篩選到了OsJAZ9的互作蛋白OsNINJA和OsbHLH062。雙分子熒光以及酵母雙雜交的實驗結果都說明了OsJAZ9可以和水稻bHLH轉錄因子OsbHLH062和OsNI

7、NJA互作。OsNINJA能和水稻中大部分JAZ蛋白互作。OsNINJA和OsJAZ9的TIFY結構域互作，而OsbHLH062和OsJAZ9的Jas結構域互作，OsNINJA和OsbHLH062與OsJAZ9的互作位點沒有重合部分。OsbHLH062只能和水稻中的OsJAZ8，OsJAZ9和OsJAZ11這三個JAZ蛋白互作。酵母單雜交和凝膠電泳遷移的實驗結果說明OsbHLH062能夠特異結合到同時受OsJAZ9和JA調控的離子通道蛋

8、白基因啟動子的順式作用元件E-box上。用水稻原生質體瞬時表達系統(tǒng)對OsbHLH062，OsNINJA和OsJAZ9的轉錄活性進行了分析，結果表明OsbHLH062能夠激活下游基因的轉錄，而OsNINJA和OsJAZ9自身是轉錄抑制子，也能抑制OsbHLH062介導的轉錄激活。這些結果表明OsNINJA-OsJAZ9-OsbHLH062以轉錄復合體形式調控JA響應相關下游基因的表達，繼而影響水稻對外界脅迫的響應。
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9、JAZ蛋白的互作蛋白很多，但關于互作蛋白和復合體在非生物逆境中應答起到的作用卻很少報道。本研究著重研究了水稻中兩個不同的JAZ蛋白及其互作的轉錄激活類型的轉錄因子和轉錄抑制子OsNINJA的相互作用對非生物逆境應答的影響，其中OsJAZ1的互作蛋白OsBZ8結合到ABRE順式作用元件上調控ABA響應基因的轉錄;OsJAZ9的互作蛋白OsbHLH062結合到離子轉運通道蛋白基因的啟動子的E-box順式作用元件上調控其轉錄。這些結果加深了對