蘋果YTH結(jié)構(gòu)域RNA結(jié)合蛋白基因MhYTP1和MhYTP2的功能研究.pdf

1、RNA結(jié)合蛋白參與植物逆境響應和生長發(fā)育過程。包含YT521-B homology(YTH)結(jié)構(gòu)域的RNA結(jié)合蛋白(YTH domain containing RNA binding protein; YTP)最初在小鼠中發(fā)現(xiàn)，與缺氧脅迫相關(guān)。相比于酵母和動物，植物中關(guān)于YTP的研究很少。第一個在植物上發(fā)現(xiàn)的YTP是擬南芥AtCPSF30(cleavage and polyadenylation specificityfactor30;

2、剪切/多聚腺苷酸化特異性因子30)，為植物多聚腺苷酸化復合體的一部分，參與氧化脅迫等逆境響應;初步研究也表明擬南芥YTP家族基因能夠響應多種外界環(huán)境刺激。蘋果（Malus domestica Borkh.）是世界上廣泛種植和消費的水果之一，但其生長發(fā)育受到外界脅迫和自身生長狀態(tài)的影響。研究蘋果YTP對各種逆境的響應和與蘋果生長發(fā)育的關(guān)系，能夠為蘋果抗性改良和生長發(fā)育調(diào)控等提供理論依據(jù)。本論文首先從蘋果基因組中鑒定出YTP家族成員，并探究

3、了各個成員對葉片衰老和各種逆境的響應。綜合分析蘋果YTP基因在不同逆境下的表達模式，挑選出MdYTP1和MdYTP2兩個同源基因進行后續(xù)研究。從蘋果屬植物平邑甜茶(Malus hupehensis(Pamp.) Rehd.）中克隆獲得基因全長，分別命名為MhYTP1和MhYTP2，并鑒定了MhYTP1和MhYTP2在非生物脅迫、生物脅迫、葉片衰老和果實發(fā)育中的功能。獲得的主要結(jié)果如下:
　　1.蘋果YTP基因家族鑒定及平邑甜茶Mh

4、YTP1和MhYTP2基因克隆和功能分析。
　　蘋果（M.domestica）基因組中共包含15個能夠在不同組織中表達的YTP基因。15個基因家族成員在葉片衰老過程中被誘導表達，也能夠響應各種環(huán)境脅迫。挑選出YTP1和YTP2作為后續(xù)研究對象，從平邑甜茶(M.hupehensis)中克隆獲得YTP1和YTP2基因全長和啟動子序列。MhYTP1和MhYTP2在整個細胞中均有表達，具有RNA結(jié)合活性。MhYTP1和MhYTP2的啟動子

5、序列均包含多種與逆境響應和生長發(fā)育相關(guān)的順式作用元件，說明MhYTP1和MhYTP2可能在脅迫響應和生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。組織定位結(jié)果表明，MhYTP1主要在莖中表達，而MhYTP2主要在根中表達。MhYTP1和MhYTP2雖為同源基因，但它們啟動子序列所含順式作用元件及組織定位的不同，預示著MhYPT1和MhYTP2在逆境響應和生長發(fā)育中功能的不同。
　　2.MhYTP1和MhYTP2在擬南芥及蘋果中過表達能夠影響植株對

6、外源激素刺激和脅迫的響應。
　　MhYTP1和MhYTP2響應外源脫落酸(abscisic acid; ABA)誘導，相比于野生型植株，基因過表達擬南芥和蘋果GL-3植株均表現(xiàn)出對ABA的不敏感性。ABA信號途徑在干旱脅迫響應中發(fā)揮重要作用。MhYTP1和MhYTP2也能被干旱環(huán)境誘導表達。MhYTP1或MhTP2過表達使蘋果葉片氣孔密度和開張度減小，從而提高植株抗旱性。進一步深入研究了MhYTP1和MhYTP2參與干旱脅迫響應的

7、分子機制。通過酵母單雜交和酵母雙雜交等試驗，篩選互作蛋白，MhRD22能夠結(jié)合MhYTP1的啟動子來調(diào)控其基因的表達;MhYTP2和MhSCE1相互作用共同參與ABA信號途徑;結(jié)合第二章組織定位結(jié)果，MhYTP1主要在莖中表達，MhYTP2主要在根中表達，說明MhYTP1和MhYTP2通過不同的方式，在植物不同的組織部位發(fā)揮主要功能，從而參與干旱脅迫響應。
　　除干旱脅迫外，MhYTP1和MhYTP2還參與水澇、高低溫、高鹽和低營

8、養(yǎng)等非生物脅迫應答，也參與響應蘋果褐斑病病菌侵染。MhYTP1和MhYTP2過表達能夠提高植物對水澇（氧化脅迫）、低溫和低營養(yǎng)脅迫的抗性，也能通過影響JA和SA信號途徑降低蘋果對褐斑病的抗性;但轉(zhuǎn)基因擬南芥和蘋果在高鹽和高溫脅迫下的表型存在差異，因此，MhYTP1和MhYTP2在植物抗高鹽和高溫方面的功能尚不能明確。
　　3.MhYTP1和MhYTP2在葉片衰老和果實成熟過程中的作用。
　　大部分蘋果YTP基因家族成員能夠響

9、應自然衰老，MhYTP1和MhYTP的表達量隨著自然衰老逐漸升高，衰老后期，表達量隨著自然衰老逐漸降低。MhYTP1或MhYTP2過表達能夠促進擬南芥離體葉片衰老;在蘋果GL-3中過表達，也能促進蘋果葉片離體衰老和自然衰老。果實發(fā)育過程也是果實不斷衰老的過程，MhYTP1或MhYTP2過表達不僅能夠促進葉片衰老，還能夠促進果實成熟。MhYTP1或MhYTP2轉(zhuǎn)基因番茄果實成熟所需時間少于野生型，同一生長時期過表達植株果實果皮類胡蘿卜素含