玉米ZmRB-GRPs全基因組鑒定、表達(dá)分析和耐冷功能研究.pdf

1、玉米是全球重要的糧食、能源、飼料和工業(yè)原料作物，低溫已成為限制玉米產(chǎn)量提高的重要環(huán)境因子之一。因此，深入開(kāi)展玉米耐冷機(jī)制的研究，培育玉米耐冷新品種，是我國(guó)乃至全世界玉米遺傳改良的重要目標(biāo)之一。RB-GRP（RNA-bindingglycine-rich protein）是富含甘氨酸的一類超級(jí)蛋白家族，在植物中廣泛存在，與低溫、鹽離子、重金屬、UV及激素響應(yīng)相關(guān)。本研究利用生物信息學(xué)的方法鑒定了玉米ZmRB-GRP基因家族，并對(duì)部分基因的

2、表達(dá)及耐冷功能進(jìn)行了分析，主要結(jié)果如下:
　　1.玉米ZmRB-GRP全基因組檢索分析表明玉米中存在23個(gè)ZmRB-GRP基因，分布在10條染色體上，其中15個(gè)靶向細(xì)胞核;進(jìn)化分析表明ZmRB-GRP家族在玉米中分為4個(gè)亞組，有5對(duì)旁系同源基因，表明玉米ZmRB-GRP基因數(shù)目的增加方式主要為片段基因加倍;玉米、水稻、擬南芥和小麥的RB-GRP比較分析發(fā)現(xiàn)2個(gè)玉米特有的亞群，表明這些基因是在玉米進(jìn)化后出現(xiàn)的或者在其它物種中還沒(méi)有找

3、到對(duì)應(yīng)的基因;啟動(dòng)子及磷酸化預(yù)測(cè)分析表明ZmRB-GRP包含與多種非生物因子和生物因子響應(yīng)相關(guān)的順式作用元件。
　　2.從23個(gè)ZmRB-GRP基因中挑選8個(gè)（每個(gè)亞組選取2個(gè)），qRT-PCR分析表明這8個(gè)基因?qū)}離子、低溫、溫度恢復(fù)和ABA處理有響應(yīng);此外候選基因關(guān)聯(lián)分析表明ZmRB-G RP、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-G RP14均與冷害條件下四個(gè)苗期耐冷性狀（可溶性糖含量、含水量、葉片卷曲度和根莖比

4、）中至少1個(gè)性狀顯著相關(guān)，表明這4個(gè)基因與玉米的苗期耐冷性相關(guān)。
　　3.ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14可冷互補(bǔ) E.coli BX04突變體（低溫敏感性菌株），表明它們?cè)谝欢ǔ潭壬峡稍鰪?qiáng)E.coli BX04對(duì)低溫的耐受性。
　　4.核酸結(jié)合分析表明ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14能與ssDNA結(jié)合，且結(jié)合能力與蛋白濃度及鹽離子濃度相關(guān)，表明Zm

5、RB-GRP4、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14可能具有分子伴侶的功能。
　　5.35 S∷ZmRB-GRP4、35S∷ZmRB-GRP5和35S∷ZmRB-GRP14轉(zhuǎn)化擬南芥T-DNA插入突變體atgrp7和atgrp2，結(jié)果表明這3個(gè)基因均可增強(qiáng)擬南芥突變體的耐冷性。
　　6.酵母雙雜交顯示ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5均與玉米DnaJ基因互作，表明二者均可能通過(guò)發(fā)揮分子伴侶的功能形成蛋白復(fù)合體來(lái)調(diào)節(jié)植

6、株對(duì)低溫的響應(yīng);而ZmRB-GRP4還與DEAD-Box RNA解旋酶(以下簡(jiǎn)稱RH)互作，表明ZmRB-GRP4可能與RH形成復(fù)合體參與rRNA的生物合成過(guò)程來(lái)增強(qiáng)植物耐冷性。
　　總之，本研究利用生物信息及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)玉米ZmRB-GRP家族進(jìn)行全基因組鑒定和分析，發(fā)現(xiàn)ZmRB-GRP4、ZmRB-GRP5、ZmRB-GRP7和ZmRB-GRP14在植物低溫響應(yīng)過(guò)程中起著重要作用，研究結(jié)果可為ZmRB-GRP的功能研究以及