水稻中含F(xiàn)YVE結(jié)構(gòu)域的基因鑒定及受ABA、MeJA誘導(dǎo)的OsNAC56基因的功能研究.pdf

1、Harpin蛋白是植物病原細(xì)菌的分泌蛋白，該蛋白能激發(fā)煙草的過敏性反應(yīng)(HR)，而HR隨即啟動植物的基本防衛(wèi)機制，抵御病原物的再次侵染。本實驗室前期在粳稻R109內(nèi)源表達(dá)水稻黃單胞菌白葉枯致病變種（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的HarpinXoo蛋白編碼基因hrf1基因，獲得的轉(zhuǎn)基因植株對稻瘟病菌的多個小種表現(xiàn)出廣譜的抗性;同時在轉(zhuǎn)基因株系上水稻白葉枯病菌的生長明顯受到抑制;而且轉(zhuǎn)基因株系能激發(fā)水稻內(nèi)源AB

2、A信號通路，增強水稻抗旱性。本實驗室在對hrf1轉(zhuǎn)基因株系和出發(fā)株系R109的表達(dá)譜進(jìn)行比較分析后，得到了225個差異表達(dá)基因，這些基因涉及植株生長發(fā)育的多個方面。其中有一個FYVE基因(LOC_Os07g17130)和一個NAC基因(LOC_Os02g56600)在轉(zhuǎn)基因系中表達(dá)量顯著上調(diào)。
　　 FYVE結(jié)構(gòu)域是一個鋅指結(jié)合結(jié)構(gòu)域，特異性的和定位于膜上的磷脂酰肌醇3-磷酸結(jié)合。在酵母和哺乳動物中，含有FYVE的蛋白參與了多樣

3、的生理生化過程，比如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，泡膜轉(zhuǎn)運，胞吞胞吐，磷酸肌醇代謝和調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架。水稻的FYVE基因目前尚沒有相關(guān)報道，但是作為重要的信號分子和具有泡膜運輸?shù)裙δ?，我們對該類進(jìn)行了鑒定。
　　 轉(zhuǎn)錄因子是細(xì)胞中重要的調(diào)控因子，廣泛參與多種生理生化過程的調(diào)控。在模式植物擬南芥基因組中，5％以上的基因為轉(zhuǎn)錄因子。NAC轉(zhuǎn)錄因子是一個植物特異的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，它參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，防御反應(yīng)及激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種重要的生物過程，同時它也處于

4、復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)之中，受到包括轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的調(diào)控。
　　 1.含有FYVE結(jié)構(gòu)域的水稻基因的鑒定和分析本研究中，我們從粳稻中鑒定出了19個含有FYVE結(jié)構(gòu)域的基因。按結(jié)構(gòu)和進(jìn)化關(guān)系可以分為六個亞類，其中的五類在擬南芥中都有同源基因，而第六類在擬南芥中沒有同源基因，結(jié)構(gòu)上也不同于任何已知的FYVE基因。但是我們研究發(fā)現(xiàn)這類基因在植物中廣泛存在，包括單子葉，雙子葉，甚至裸子植物都含有類似的基因。
　　 對擬南芥和水稻的FY

5、VE基因在不同的組織器官中的表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，擬南芥和水稻的FYVE基因在植物中的表達(dá)量普遍不高，除了水稻特有的基因LOC_Os07g42640的表達(dá)量較高。擬南芥和水稻中不同亞類間的FYVE基因表達(dá)譜類似，除了第二亞類的部分基因和第三亞類，這些基因在擬南芥中的表達(dá)量相對較高，但是在水稻中能檢測到表達(dá)信號的組織少，而且信號強度低。通過對擬南芥和水稻FYVE基因上游1000bp的核酸序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，這些基因的啟動子區(qū)富含激素和逆境應(yīng)答的順式

6、作用元件。對這些基因進(jìn)行激素應(yīng)答反應(yīng)試驗發(fā)現(xiàn)，水稻中對激素和逆境有應(yīng)答的基因明顯多于擬南芥中。水稻FYVE基因幾乎都受ABA誘導(dǎo)表達(dá)量上調(diào)，而受MeJA誘導(dǎo)表達(dá)的基因比受ABA誘導(dǎo)的基因少，并且表達(dá)量多下調(diào)。水稻FYVE基因受干旱，鹽脅迫和冷脅迫誘導(dǎo)明顯，但是熱脅迫條件下只有少數(shù)基因的表達(dá)受到誘導(dǎo)。從而我們推斷水稻的FYVE基因功能和已報道的基因類似，具有和磷脂酰肌醇3-磷酸結(jié)合的特性。同時很可能參與了依賴ABA的抗逆信號途徑。

7、　　 2.水稻OsNAC56的功能分析OsNAC56屬于NAC22亞家族。NAC22亞家族和親緣關(guān)系最近的NAC1亞家族的基因主要在水稻的根和葉鞘中表達(dá)。OsNAC56是這些基因中少數(shù)對多個逆境脅迫有應(yīng)答的基因。OsNAC56在四葉期水稻的根和葉中的表達(dá)量較高，在部分生育期也有較高的表達(dá)。對OsNAC56基因上游1500bp的DNA序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然其中含有多個逆境應(yīng)答相關(guān)順式作用元件，但是只有ABA和MeJA兩類激素應(yīng)答相關(guān)的順