水稻AP2-EREBP轉(zhuǎn)錄因子基因OsDRE和OsRAF的功能分析.pdf

1、AP2是一個大的轉(zhuǎn)錄因子家族，因其成員含有一個60-70個氨基酸殘基的保守結(jié)構(gòu)域即AP2結(jié)構(gòu)域而得名，它們的功能涉及植物花的發(fā)育以及植物對生物或非生物逆境的應答反應。根據(jù)它們所含的AP2結(jié)構(gòu)域的數(shù)目，這個家族可分為AP2亞家族和EREBP亞家族。AP2亞家族成員含兩個AP2結(jié)構(gòu)域，EREBP亞家族成員含一個AP2結(jié)構(gòu)域。一般來說，AP2亞家族的成員主要參與植物發(fā)育過程的調(diào)控；EREBP亞家族成員則主要參與對逆境的應答反應。按照它們響應外

2、界刺激的類型和AP2結(jié)構(gòu)域中結(jié)合順式作用元件的核心氨基酸的不同，EREBP亞家族又可分為ERF和CBF/DREB兩大類群，ERF類主要響應生物類逆境的誘導，CBF/DREB類則響應干旱、低溫等非生物脅迫的刺激。
　　 根據(jù)AP2保守結(jié)構(gòu)域搜索，水稻基因組中一共有147個AP2/EREBP成員，但其中功能得到證實的還非常有限。為了解更多AP2基因在植物生長發(fā)育過程中的功能，我們先從水稻基因組數(shù)據(jù)庫中搜索到含有AP2/EREBP結(jié)構(gòu)

3、域的推測基因序列，選擇其中40個擴增并成功擴增出31個，將這些DNA片段點在尼龍膜上，然后用水稻葉片cDNA作模板標記探針，與固定在膜上的推測基因雜交。雜交結(jié)果作為選擇基因進行功能分析的重要依據(jù)。
　　 OsDRE就是我們選擇進行研究的一個表達較強的基因。首先，通過RACE克隆得到OsDRE的cDNA全長1589bp，它編碼318個氨基酸。Blast搜索和保守結(jié)構(gòu)域序列比對分析以及進化樹分析顯示它是一個新的ERF基因。RT-PC

4、R分析表明該基因在水稻各種組織中表達量比較一致，而且，OsDRE既不對植物生長物質(zhì)如乙烯，水楊酸(SA)，茉莉酸甲酯(MJ)，脫落酸(ABA)，赤霉素(GA3)，油菜素內(nèi)酯(BR)的誘導起反應，同樣也不響應環(huán)境因子如低溫、干旱條件的處理。這些結(jié)果說明OsDRE是一個不響應脅迫相關因素的誘導的、組成型表達的水稻基因。用OsDRE的非保守區(qū)域構(gòu)建的RNAi載體轉(zhuǎn)入水稻后未能使轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)生異常表型，然而，OsDRE在水稻和擬南芥中的過量表達

5、都導致轉(zhuǎn)基因植物出現(xiàn)植株矮小、開花延遲、生長周期延長以及育性降低等表型，說明OsDRE對生長和發(fā)育的影響在水稻和擬南芥中是一致的。
　　 基于以上原因，我們選擇在遺傳分析方面有明顯優(yōu)勢的擬南芥作為材料，對OsDRE基因功能進行研究并得出以下結(jié)論：
　　 (1)瞬時表達和隨后的過量表達證明OsDRE定位于細胞核中，過量表達OsDRE引起轉(zhuǎn)基因植株的生長周期變長、抽苔時間延遲和抽苔時蓮座葉的數(shù)量增多；
　　 (2)過

6、量表達OsDRE通過一種不影響細胞數(shù)量的方式抑制了細胞的膨脹從而導致植物器官以致整個植株變小，而且，在此過程中部分器官的形態(tài)也受到了影響；
　　 (3)OsDRE過量表達能激活已知位于乙烯信號途徑下游的基因表達并且轉(zhuǎn)基因植株幼苗在黑暗中出現(xiàn)下胚軸及根縮短變粗的現(xiàn)象，提示OsDRE可能部分參與了乙烯信號途徑下游的反應。
　　 除此之外，我們還初步分析了另一個EREBP基因，并將其命名為OsRAF。氨基酸序列分析表明該基因與

7、大麥的RAF基因在蛋白水平上相似性最高。Northern雜交結(jié)果進一步顯示，與RAF一樣，OsRAF也是根中優(yōu)勢表達的基因，并且它的表達量在乙烯或低溫的誘導下增加。對轉(zhuǎn)基因植株的觀察和瞬時表達表明OsRAF定位于細胞核中。
　　 綜上所述，對水稻基因OsDRE和OsRAF的分析表明，OsDRE是一個新的ERF基因，它不受乙烯等因素的誘導并且過量表達該基因?qū)е罗D(zhuǎn)基因植株出現(xiàn)細胞膨脹受到抑制等一系列的表型。另外，OsRAF在水稻根中