水稻OsDHHC基因的生物信息學(xué)分析及OsDHHC13基因的功能研究.pdf

1、隨著研究的深入，越來越多的DHHC型鋅脂蛋白的功能被報(bào)道，它們?cè)谡婧松镎麄€(gè)生命活動(dòng)過程中發(fā)揮重要作用。過去對(duì)DHHC蛋白的研究主要集中在哺乳動(dòng)物、酵母以及擬南芥中，而對(duì)水稻中OsDHHC蛋白的研究甚少，大部分基因功能尚未報(bào)道。因此，我們利用生物信息學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對(duì)水稻中OsDHHC型鋅脂蛋白進(jìn)行了分析并且重點(diǎn)對(duì)OsDHHC13基因的功能進(jìn)行研究。獲得了如下主要研究結(jié)果:
　　(1)通過對(duì)水稻中30個(gè)OsDHHC基因的生物信息

2、學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)OsDHHC基因結(jié)構(gòu)具有高度保守性，30個(gè)OsDHHC基因的蛋白序列具有6個(gè)完全一樣的保守氨基酸殘基并且他們DHHC-CRD結(jié)構(gòu)域富含Cys殘基。進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn)，30個(gè)OsDHHC基因家族可分為a，b，x，s，t，c和d七個(gè)亞家族，同一亞族基因中內(nèi)含子與外顯子數(shù)目基本相同且結(jié)構(gòu)相似且同一個(gè)亞家族除了含有共同的DHHC結(jié)構(gòu)域以外還具有高度相似的其他結(jié)構(gòu)域。通過基因圖譜發(fā)現(xiàn)有26個(gè)OsDHHC基因在水稻的根、莖、葉、花序以及胚芽

3、中都有不同程度的表達(dá)，表明這些基因能在水稻不同時(shí)期不同組織發(fā)揮其功能。
　　(2)通過對(duì)水稻幼苗非生物脅迫（鹽、冷凍、脫水）處理并且對(duì)水稻OsDHHC基因表達(dá)模式進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):有12個(gè)OsDHHC基因在不同程度上上調(diào)或下調(diào)，而其中尤以c亞族對(duì)非生物脅迫最為敏感，暗示這12個(gè)基因可能參與非生物脅迫響應(yīng)的調(diào)控。
　　(3)利用生物信息學(xué)對(duì)OsDHHC13基因分析發(fā)現(xiàn)，OsDHHC13蛋白是具有四段跨膜結(jié)構(gòu)域的膜蛋白并且通過

4、其空間結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)該蛋白具有硫酰基轉(zhuǎn)移酶活性中心，說明該蛋白具有棕櫚酰化的功能。對(duì)啟動(dòng)子分析發(fā)現(xiàn)該基因啟動(dòng)子序列含有多種光調(diào)控、逆境脅迫以及激素響應(yīng)元件，說明該蛋白有可能參與植物的光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、激素轉(zhuǎn)導(dǎo)以及非生物脅迫響應(yīng)。
　　(4)成功構(gòu)建重組質(zhì)粒35S∷ OsDHHC13并通過農(nóng)桿菌浸染水稻愈傷組織誘導(dǎo)獲得8個(gè)過表達(dá)株系。利用DNA水平以及RNA水平鑒定篩選出3個(gè)株系并通過組織表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)，該基因在幼苗期水稻主要在莖和葉中

5、表達(dá)但是根有一定表達(dá)量，而在生殖生長(zhǎng)期該基因主要在葉、根和葉鞘中表達(dá)。
　　(5)分別用NaCl、PEG4000、H2O2和低溫對(duì)野生型Kitaake水稻處理，并對(duì)OsDHHC13基因表達(dá)量進(jìn)行分析檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，OsDHHC13能夠被Nacl、PEG以及H2O2誘導(dǎo)，說明該基因可能與鹽脅迫、干旱脅迫以及氧化脅迫相關(guān)。
　　(6)在正常情況下，轉(zhuǎn)基因株系與野生型水稻幼苗根長(zhǎng)幾乎沒有差異。當(dāng)使用一定濃度H2O2對(duì)水稻幼苗處理后發(fā)現(xiàn)，

6、過表達(dá)株系的根長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于野生型。對(duì)其根部H2O2進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)株系根部H2O2含量顯著低于野生型。定量分析發(fā)現(xiàn)過表達(dá)株系根部與ROS合成或清除相關(guān)基因OsSOD1、OsCATB、OsAPX1和OsAPX2的表達(dá)量顯著提高。這些結(jié)果表明，在氧化脅迫條件下OsDHHC13確實(shí)能促進(jìn)清除ROS的相關(guān)酶基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)內(nèi)源性H2O2含量的動(dòng)態(tài)平衡，最終解除H2O2對(duì)根的生長(zhǎng)與發(fā)育的抑制。
　　以上結(jié)果初步證明:在水稻進(jìn)化史上OsD