论文部分内容阅读
Rhomboid蛋白家族是近些年来才发现的,已经在古生菌、细菌、酵母菌、蜾蝇、哺乳动物,包括人,甚至植物等生物中都发现了Rhomboid蛋白同源物。虽然大多数rhomboid蛋白家族功能还未知,但是它们已经涉及到生长因子信号,线粒体作用,通过顶复合器门寄生虫侵入宿主细胞,以及在细菌中跨膜的蛋白转运。通过利用细胞膜转运机制,rhomboid蛋白家族已经被证实用以调节蛋白水解。rhomboid家族蛋白的表达受调控,而且催化底物具有特异性,这可能暗示这些蛋白质在某些重要组织中有作用,包括信号传导,发育,细胞凋亡,这是一类能够切割单一跨膜蛋白跨膜结构域的丝氨酸蛋白酶。由于许多信号蛋白都要经过膜内蛋白水解才能激活,或者转化成溶解性差、淀粉样多肽片段,因此rhomboid蛋白家族意义重大。遗憾的是目前我们仍然没有对其功能有一个很明确的认识。对于植物rhomboid家族的功能目前所知也很少。
蜡梅(Chimonanthuspraecox(L.)Link)原产中国,是第三纪孑遗植物和中国国家二级珍稀濒危植物。蜡梅属落叶灌木,高可达4-5米。蜡梅花在霜雪寒天傲然开放,花黄似蜡,浓香扑鼻,为典型的“冬花”植物,素有“三耐”(耐寒、耐旱、耐剪)与“三不”(冻不坏、旱不死、不缺枝)的称誉,耐寒力极强是蜡梅的最大特点,只要不低于-15℃均能露地安全越冬,是冬季观赏主要花木。蜡梅的花经加工是名贵药材,有解毒生津之效。本论文从蜡梅花器官中克隆到一个rhomboid蛋白基因CpRBL并在构建了植物载体转入烟草中表达,然后对转基因烟草进行功能分析,取得主要结果如下:
1.蜡梅CpRBL蛋白基因的克隆及生物信息学分析
通过随机挑选蜡梅cDNA文库测序,获得了大小为1347bp的EST序列,其中含有993bp的最大开放阅读框,编码330个氨基酸。BLASTX比对结果显示,该蛋白序列与其他物种rhomboid蛋白序列具有很高的同源性,并且与拟南芥rhomboid-likeprotein10同源性最高,同源性达到96%。初步断定所获得的cDNA编码rhomboid蛋白,命名为CpRBL。生物信息学分析显示,该基因编码的蛋白二级结构中不含信号肽序列,同时通过疏水性分析和跨膜结构预测发现其还含有跨膜结构域。
2.蜡梅CpRBL基因的表达特性分析
CpRBL在叶、外瓣、中瓣,内瓣、雄蕊中的表达量都很高且几乎持平,根中没有表达,然后茎中和雌蕊中表达量甚少。CpRBL在花芽期和花蕾期时表达量最少,在露瓣期表达量突然大幅度增加,然后在初开时期和盛开时期表达量逐渐降低,最后在衰败时期表达量最高。以上结果显示,它可能调控植物叶片和花的发育。蜡梅幼苗PEG、高盐处理后在不同的时间段(0.25h,1h,6h,12h)与未处理(CK)的对照植株相比较均出现基因表达下调,推测该基因在腊梅中的作用与植物的抗旱性有极大关联。
3.植物表达载体的构建
将CpRBL的最大ORF框片段连接到pMD-19T载体上,然后用XbaⅠ和SacⅠ分别双酶切克隆载体和植物表达载体pCAMBIA2301g,回收目的片段和植物表达载体空载并连接,经双酶切、单酶切和PCR验证,成功的构建了含有目的基因的植物表达载体。
4.转基因烟草抗性分析
农杆菌介导的叶盘法转化烟草,通过抗性筛选、GUS染色、目的基因PCR扩增检测以及转录水平荧光定量分析,获得转基因烟草的阳性植株。根据蜡梅内源基因CpRBL在蜡梅中表达特性分析情况,对转基因烟草进行PEG模拟干旱及高盐胁迫处理,并测定各项生理指标,发现转基因烟草的抗旱能力明显弱于野生烟草的抗旱能力。推测该基因有可能通过基因下调表达来参与植物耐旱调节,与此同时测定基因MAPKK基因在野生烟草和转基因烟草中表达量,分析得知,CpRBL基因可能通过调节MAPKK基因的表达进而参与植物的抗旱性调节。