水稻類受體蛋白激酶OsRPK1參與生長素信號傳導(dǎo)和極性運輸?shù)霓D(zhuǎn)錄組學研究.pdf

1、植物類受體蛋白激酶廣泛參與植物生長發(fā)育、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、抗病和抗逆等途徑，對其開展研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文利用轉(zhuǎn)錄組學研究方法，對水稻中一個新的類受體蛋白激酶OsRPK1在生長素信號傳導(dǎo)和極性運輸中發(fā)揮的作用進行了研究。
　　 本實驗室在前期工作中開展了鹽脅迫下水稻質(zhì)膜蛋白組學分析，鑒定了一批鹽脅迫響應(yīng)蛋白，其中包括一個分子量98KD，等電點5.93的蛋白點，在鹽脅迫處理后表達水平顯著上調(diào)。經(jīng)水稻數(shù)據(jù)庫檢索，該蛋白推

2、測為一個類受體蛋白激酶，我們將其命名為OsRPK1.OsRPK1編碼區(qū)為2910bp，編碼969個氨基酸。
　　 為了研究OsRPK1在生長素信號傳導(dǎo)中的功能，我們首先利用半定量RT-PCR對水稻OsRPK1進行組織特異性表達分析，結(jié)果顯示根和葉中OsRPK1表達量最高，莖中OsRPK1的表達量明顯低于根和葉。然后分別用植物激素Ethephon(1mM)，2，4-D(100μM),6-BA(100μM),GA3(100μM),A

3、BA(100μM),BR(10μM), MeJA(100μM),SA(1mM)處理水稻3h，12h，48h，取水稻根尖為實驗材料，分別檢測在不同激素處理下OsRPK1的表達情況，結(jié)果顯示在48h之內(nèi)，2，4-D處理后OsRPK1的表達量持續(xù)上升;Ethephon、6-BA、ABA、MEJA處理后在3h時OsRPK1的表達量上升，12h后表達量逐漸下降;SA處理后，12h內(nèi)OsRPK1的表達量上升，48h后表達量開始下降。結(jié)果進一步表明O

4、sRPK1主要受生長素誘導(dǎo)表達，OsRPK1作為定位在細胞質(zhì)膜上的類受體蛋白激酶，可能參與了對外源生長素的信號識別。
　　 為了進一步研究OsRPK1在生長素信號傳導(dǎo)和極性運輸中可能起到的作用，我們構(gòu)建了OsRPK1正向表達載體pGSA1285-OsRPK1(+)和OsRPK1反向表達載體pGSA1285-OsRPK1(-)，采用凍融法轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌EHA105感受態(tài)細胞，農(nóng)桿菌侵染粳稻日本晴胚性愈傷組織，經(jīng)抗性篩選、分化、煉苗，傳

5、代得到轉(zhuǎn)基因T2代植株。半定量RT-PCR檢測OsRPK1的表達量，結(jié)果顯示我們成功獲得OsRPK1的過表達植株和抑制表達植株。以上述轉(zhuǎn)基因植株為實驗材料，野生型植株為對照，運用熒光定量PCR的方法開展了與生長素信號傳導(dǎo)和極性運輸相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄組學分析。首先檢測了生長素相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄抑制因子AUX/IAAs家族中IAA1、IAA3、IAA5、IAA6、IAA9及IAA19在轉(zhuǎn)基因及野生型水稻中的表達情況，結(jié)果顯示這6種基因全部被生長素誘導(dǎo)

6、表達，但6種基因在OsRPK1抑制表達的轉(zhuǎn)基因水稻中受生長素誘導(dǎo)的表達量明顯低于在野生型中受誘導(dǎo)的表達量，而在OsRPK1過表達水稻中，IAA1，IAA6，IAA9，IAA19受生長素誘導(dǎo)表達量低于野生型植株，IAA3和IAA5在兩個OsRPK1過表達株系中表達量略高于野生型水稻，各有一個株系表達量低于野生型水稻，上述結(jié)果表明OsRPK1與AUX/IAAs家族成員的表達密切相關(guān)，并因此作為負調(diào)控因子參與了生長素信號傳導(dǎo)。其次我們比較了野

7、生型水稻和轉(zhuǎn)基因水稻中生長素信號傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達量，發(fā)現(xiàn)OsRPK1對多個生長素信號傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達量均有影響;最后我們比較了野生型水稻和轉(zhuǎn)基因水稻中生長素極性運輸相關(guān)基因LAX家族、AUX1和PIN家族的表達量，結(jié)果顯示LAX家族、AUX1和PIN家族在OsRPK1抑制表達水稻的表達量高于野生型水稻，在OsRPK1過表達水稻中的表達量低于野生型水稻野生型水稻，提示OsRPK1可能作為負調(diào)控因子參與水稻中生長素的極性運輸。