水稻patatin类磷脂酶A(OspPLAs)相关基因的功能分析

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马铃薯贮藏蛋白类磷脂酶A(patatin-related phospholipase A,pPLAs)是一类能够非特异性水解磷脂的脂酰基水解酶,通过水解磷脂分子sn-1或者sn-2位酯键而产生游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)和溶血磷脂(lysophospholipid,lyso PL),这两种酶解产物及其衍生物在植物生长发育、胁迫和激素应答的过程中发挥着重要作用。目前,有关水稻pPLAs研究较少。本研究通过生物信息学分析和同源比对,在水稻基因组中鉴定到了21个pPLAs,并对其中的pPLAⅢα、pPLAⅡβ和pPLAⅡη进行了功能分析,主要结果总结如下。在水稻中过表达pPLAⅢα造成植株矮化、种子长度变短,而pPLAⅢa敲除突变体穗和种子相比野生型更长。通过组织切片观察突变体和过表达植株细胞,发现过表达植株细胞比野生型更短更宽,而突变体则出现相反结果。过表达植株纤维素含量显著低于野生型,其叶片和茎杆强度弱于野生型,出现脆杆表型。通过酵母文库筛选得到了可能与pPLAⅢα互作的15个候选蛋白,通过酵母双杂交和GST-Pull down分析,证实pPLAⅢα与水稻纤维素合酶Os Ces A1的C端互作。这些结果预示水稻pPLAⅢα可能通过与Os Ces A1互作而负调控纤维素的合成,因而抑制了细胞的纵向生长,并导致植株矮化和脆杆。水稻pPLAⅡβ在花粉中特异表达,该基因与最近报道的参与诱导玉米单倍体的基因MTL编码的蛋白在氨基酸序列上同源性为79%,其T-DNA插入纯合突变体结实率相比野生型下降了80%,杂合体分离比异常。通过细胞学观察发现pPLAⅡβ突变体花粉发育以及花粉管伸长与WT没有明显差异,表明其缺失突变导致的结实率降低并非雄配子体发育异常所致。通过在烟草瞬时表pPLAⅡβ-GFP荧光融合蛋白以及超速离心分离膜组份发现该蛋白定位于质体和细胞质。此外,本研究还发现在烟草叶片瞬时表达OspPLAⅡη会造成叶片侵染区域细胞凋亡。通过检测超敏反应的marker基因HSR203J的表达量,结果预示OspPLAⅡη可能参与细胞程序性死亡的调控过程,且这个过程是光依赖的,当OspPLAⅡη与超敏反应抑制因子THF1共侵染时,可有效抑制程序性死亡的发生。
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