玉米ZmHSP70-8在干旱胁迫下的功能分析及其互作蛋白的筛选

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热激蛋白70(HSP70)作为热激蛋白家族中高度保守的成员之一,是一种在干旱、高盐等多种非生物胁迫反应中发挥作用的关键蛋白。实验室前期对ZmHSP70家族成员进行了鉴定并获得了ZmHSP70-8转基因材料。本研究在此基础上,对ZmHSP70-8基因响应干旱的作用机制进行了初步的探索。首先,通过RT-PCR和qRT-PCR鉴定获得了ZmHSP70-8拟南芥超表达株系。在土壤干旱胁迫、甘露醇处理下的种子萌发和移苗试验中,发现超表达植株的存活率、根长、植株长势等情况显著好于野生型和突变体植株,这说明ZmHSP70-8基因的超表达能够提高拟南芥植株对干旱的耐受性。其次,对ZmHSP70-8的氨基酸序列进行了生物信息学分析。发现该蛋白含有HSP70家族保守基序,定位于细胞质,在核苷酸结合域和底物结合域附近含有多个磷酸化位点;其C-末端含有HOP(HSP70-HSP90 organizing protein)的七肽结合位点PTIEEVD;同时对实验室前期已命名的ZmHOP3序列进行了分析,发现其含有TPR(tetratricopeptide repeat)保守基序,定位于细胞质,属于酸性蛋白质;并且发现ZmHOP3与ZmHSP70-8的3D结构能够对接成功,预示着两者之间存在着相互作用;进而通过酵母双杂交试验证明了 ZmHSP70-8与ZmHOP3确实可以发生互作。最后,生信分析结果表明ZmHSP70-8的N-端保守区也含有CaM(Calmodulin)结合位点,进而对玉米CaM基因家族成员进行了筛选鉴定,共获得了 14个CaM基因。根据3’-UTR序列和氨基酸序列比对结果,将其分为四个亚家族和三种亚型;该家族成员高度保守,分子量在16.8kDa左右,等电点介于4.10~4.30,由3~4个EF手型结构域组成,主要定位于细胞质和细胞核;qRT-PCR结果表明,5个CaM基因(Zmcal1-1、Zmcal1-3、Zmcal2-1、Zmcal4和Zmcal5)的表达量随干旱处理时间的增加而降低,这一结果与FPKM的数据结果一致;同时初步筛选出一个可能与ZmHSP70-8互作的Zmcall-3。关于CaMs与ZmHSP70-8的相互作用有待进一步分析。
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