【摘 要】
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小热休克蛋白家族(small heat shock protein,sHSP)是一类分子伴侣蛋白,不仅能够保护机体免受胁迫损害,还在蛋白质的折叠、细胞内转运、降解过程以及信号传导途径中发挥着重
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小热休克蛋白家族(small heat shock protein,sHSP)是一类分子伴侣蛋白,不仅能够保护机体免受胁迫损害,还在蛋白质的折叠、细胞内转运、降解过程以及信号传导途径中发挥着重要作用。在之前的研究中我们克隆了一个水稻sHSP基因(OsHSP20),其编码的蛋白不仅与水稻条纹病毒(Rice Stripe Virus,RSV)RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)互作,还能通过自身互作形成同源寡聚体,在细胞质内形成颗粒状结构,但其具体功能尚不清楚。为了进一步探索该基因的功能,本研究首先利用qRT-PCR技术检测了OsHSP20在不同非生物胁迫下的表达特性,发现其表达受高温和盐胁迫诱导,但不受干旱处理的影响。随后我们通过异源表达发现OsHSP20的过表达能够显著增强大肠杆菌和酵母细胞对高温和盐胁迫的耐受性;应用原核表达纯化的重组OsHSP20蛋白进行生化活性分析表明该蛋白在体外具有分子伴侣活性。为了确定OsHSP20自身互作、分子伴侣活性及其介导的抗逆性三者之间存在的关系,我们又构建了5个缺失突变体用于进一步分析。结果显示OsHSP20自身互作、分子伴侣活性和抗逆特性均与其N-端和α-晶状体结构域(α-crystallin domain,ACD)结构域密切相关,表明该蛋白可能通过自身互作发挥其生理生化功能。为了进一步探究此类sHSP在植物体内的功能特性,我们利用农杆菌介导法将OsHSP20和其同源物NbHSP20(本氏烟sHSP基因)分别导入水稻(Oryza sativa)和本氏烟(Nicotiana benthamiana)中。在对转基因水稻进行胁迫处理后发现,过表达OsHSP20有效地减轻了高温胁迫对水稻种子活性的损伤,促进了种子萌发和幼苗的生长发育;同时也减轻了盐胁迫对根生长的抑制,表明OsHSP20增强了水稻对高温胁迫和盐胁迫的耐受性。另一方面,人工接种番茄花叶病毒(Tomato Mosaic Virus,ToMV)、芜菁花叶病毒(Turnip Mosaic Virus,TuMV)和RSV至转基因本氏烟植株,发现过表达NbHSP20的植株均延迟发病,表明NbHSP20可能正向调控本氏烟的抗病防卫反应。本研究结果将有助于阐明sHSP在植物抗逆反应中的作用,同时为深入研究sHSP在植物病毒侵染过程中的生物学功能提供基础。
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