水稻苗期耐高溫基因OsHTAS的功能研究.pdf

1、隨著全球氣候變暖，高溫脅迫嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，制約著全球的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。泛素蛋白酶體途徑是植物體內(nèi)翻譯后修飾最重要的調(diào)控機制之一，研究表明泛素蛋白酶體途徑也參與對生物脅迫和非生物脅迫的調(diào)控。逆境脅迫下產(chǎn)生的活性氧(ROS)具有雙重作用，當(dāng)活性氧的積累處于較低水平時，可以作為逆境信號觸發(fā)植物體的脅迫防御反應(yīng)，引起氣孔關(guān)閉;當(dāng)活性氧的水平超過植物體自身承受能力時，就會對植物體造成傷害，導(dǎo)致其死亡。
　　OsHTAS編碼一個RING

2、型泛素連接酶，應(yīng)用現(xiàn)有的分子生物學(xué)手段與方法，對它的功能開展了研究，其主要結(jié)果與結(jié)論如下:
　　(1)OsHTAS在水稻苗期的根部、地上部，生殖生長期的劍葉片、莖稈、劍葉鞘和穗中都有表達(dá)，其中，劍葉片中的表達(dá)水平最高，屬于組成型表達(dá)。另外，高溫、高鹽、低溫、過氧化氫以及脫落酸都能誘導(dǎo)OsHTAS的表達(dá)，對其表達(dá)誘導(dǎo)能力最強的是脫落酸。
　　(2)生物信息學(xué)預(yù)測顯示OsHTAS蛋白的N端包含4個跨膜結(jié)構(gòu)域，C端包含一個RING

3、(Really Interesting New Gene) finger結(jié)構(gòu)域。
　　(3)OsHTAS的RNA干擾轉(zhuǎn)基因株系在苗期表現(xiàn)出高溫敏感表型，相反，OsHTAS過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因株系以及功能獲得性突變體oshtas則在苗期表現(xiàn)出對高溫的抗性。
　　(4)煙草葉片表皮和水稻原生質(zhì)體瞬時表達(dá)OsHTAS，發(fā)現(xiàn)它編碼的蛋白在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布。
　　(5)酵母雙雜交顯示:無論是OsHTAS的N端、RING fin

4、ger結(jié)構(gòu)域，還是全長蛋白都不具有自激活活性。用OsHTAS的RING finger結(jié)構(gòu)域篩庫時發(fā)現(xiàn)四個與之互作基因，分別編碼兩個泛素結(jié)合酶(E2)蛋白、一個泛素延伸蛋白(S27a)和一個核糖體蛋白(40SRPS);用N端篩庫時，發(fā)現(xiàn)兩個與之互作的基因，其中，一個編碼抗壞血酸過氧化物酶(APX8)，另一個編碼生長素輸出載體組件。
　　(6)水稻原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化表明OsHTAS蛋白與S27a蛋白在細(xì)胞核中共定位。對RING finger

5、結(jié)構(gòu)域的保守氨基酸進(jìn)行點突變發(fā)現(xiàn)RING finger與兩個泛素結(jié)合酶(E2)之間的互作消失，證明OsHTAS通過RING finger結(jié)構(gòu)域與E2互作。
　　(7)OsHTAS抑制表達(dá)株系中逆境相關(guān)基因以及與之互作的基因全部下調(diào)表達(dá);相反在過表達(dá)株系以及突變體oshtas中這些基因的表達(dá)基本全部上調(diào)，其中上調(diào)最明顯的是編碼ABA合成限速酶的基因NCED4。
　　(8)突變體oshtas中抗壞血酸過氧化物酶和過氧化氫酶的活性

6、在高溫處理后低于野生型，與此相應(yīng)，oshtas中的過氧化氫含量在高溫處理后則高于野生型。
　　(9)突變體oshtas中的ABA含量顯著高于野生型中花11;與此對應(yīng)的是，oshtas中完全關(guān)閉氣孔比例在高溫脅迫處理后明顯高于野生型，盡管這兩個材料中的氣孔關(guān)閉狀態(tài)在高溫脅迫處理前沒有明顯差異，另外，高溫脅迫處理后oshtas中完全張開的氣孔比例則明顯低于野生型。
　　(10)對OsHTAS RNA干擾株系的農(nóng)藝性狀考查顯示該基