论文部分内容阅读
当环境产生干旱胁迫时,植物首先通过细胞膜上的受体接受胁迫信号,然后通过胞内信号物质对胁迫信号进行传递,调控耐旱相关基因的表达。受干旱诱导的基因产物可对植物细胞直接进行保护,或传递胁迫信号、调控其它耐旱相关基因的表达。液泡质子泵焦磷酸水解酶(V-PPase)和胚胎发育晚期富积蛋白(LEA)不仅是植物生长发育必需的成份,而且与植物干旱胁迫响应有密切联系。本研究鉴定了小麦V-PPase基因的3个旁系同源基因TaVP1、TaVP2和TaVP3,并分别将它们定位在小麦第7同源群的短臂和长臂及第1同源群上。系统发生分析表明单子叶禾本科植物中存在3个旁系同源的V-PPase基因,分别对应小麦的TaVP1、TaVP2(?)(?)TaVP3。大多数双子叶植物具有2个旁系同源的V-PPase基因,其祖先可能与单子叶植物V-PPase基因的相同。与VP3相比,VP1和VP2之间的同源性更高。这些基因编码的V-PPase都具有保守的结构域和功能重要的氨基酸残基。不同旁系同源V-PPase司的氨基酸替换对V-PPase的功能有影响。TaVP3的转录物只存在于发育的种子中,TaVP2主要在芽组织中表达,在干旱胁迫叶片中的表达被下调,在萌发的种子中无转录物,但在受盐胁迫的根中表达增强。与TaVP2相比较,TaVP1的表达具有更广泛的组织分布,在根中具有更高的表达水平。TaVP1在根中的表达也受盐胁迫诱导。通过搜索小麦EST数据库对LEA基因家族基因进行了鉴定。包括以前报道过的53个LEA基因在内,共获得了145个LEA基因EST重叠群和15个LEA基因唯一序列(singleton)。根据其编码蛋白与已知LEA蛋白的同源性可以将这些重叠群和唯一序列分成8组。各组中的重叠群和唯一序列数目差异较大。以编码区90%的核苷酸序列同源性为标准,从第一到第八组的序列可再分为5、26、14、10、2、6、2和4个重叠群亚组。分在第二组的序列编码被称为脱水素的蛋白。我们发现小麦有至少七种不同结构域类型的脱水素。编码YSK2和Kn类脱水素的基因最多。与水稻相比,小麦第一至四组LEA基因发生了明显的基因扩增。电子Northern杂交结果显示LEA基因主要在繁殖组织、根、叶/芽/冠组织、种子以及干旱胁迫和冷胁迫的叶/芽/冠组织中表达。第一、第五和第六组LEA基因主要在种子中表达；第二和第八组LEA基因在花药中表达,或受冷、缺水诱导。第二组部分基因还在种子中表达。第三、第四和第七组中的部分基因在种子中表达,部分受冷、缺水诱导。对脱水素基因的半定量RT-PCR分析支持了电子Northern杂交的结果。大部分脱水素基因在叶片中的表达都受脱水诱导,但在脱水胁迫的根中只有两个亚组呈现出上调表达的趋势。大部分脱水素基因的表达受ABA处理诱导。Kn、SK3和KS这三类脱水素基因在叶片和根中的表达受冷胁迫诱导。盐胁迫处理不同程度地诱导了Y2SK2、SK3和部分YSK2和Kn类脱水素基因在根中的表达,但在盐胁迫叶片中只有SK3类脱水素基因的表达受诱导。