水稻RING指蛋白基因OsBIRF1和類絲氨酸羧肽酶基因OsBISCPL1的功能分析.pdf

1、植物抗病反應(yīng)的調(diào)控涉及到復(fù)雜信號傳導(dǎo)途徑以及眾多蛋白因子的協(xié)同作用。在研究水稻誘導(dǎo)免疫分子機理的過程中，分離鑒定了2個與水稻抗病反應(yīng)相關(guān)的cDNA克隆BIHN-w1和BNHN-w3，分別編碼RING-H2型RING指蛋白和絲氨酸羧肽酶類蛋白。本研究中，我們克隆了這2個cDNA克隆所代表的基因，OsBlRF1和OsBISCPL1，并研究了其生物學(xué)功能。 OsBIRF1基因全長為1873 bp，包含一個1191 bp的ORF，編碼一

2、個396個氨基酸的蛋白，含有一個高度保守的RING-H2型RING指結(jié)構(gòu)域，是一個水稻RING-H2型RING指蛋白。OsBIRF1位于水稻第2條染色體上，不含內(nèi)含子。RT-PCR結(jié)果分析表明，苯并噻二唑(benzothiadiazole，BTH)、水楊酸(salicylic acid，SA)、ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)和茉莉酸(jasmonic acid，JA)等抗病信號分子能

3、激活OsBIRF1的表達；在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應(yīng)中OsBIRF1表現(xiàn)出明顯的誘導(dǎo)表達，而在親和性互作的感病水稻幼苗中只檢測到相對較低水平的基礎(chǔ)表達。為了進一步研究OsBIRF1在抗病反應(yīng)中的功能，我們將OsBIRF1基因?qū)霟煵荩@得10株轉(zhuǎn)OsBIRFl基因T0代煙草植株，其中5個株系(3，4，5，8，15)為單拷貝插入。RT-PCR結(jié)果分析表明所檢測的OsBIRF1轉(zhuǎn)基因煙草植株都能夠正常表達。OsBIRF1轉(zhuǎn)基因煙草植

4、株不僅在長勢方面比非轉(zhuǎn)基因植株好，且明顯提高了對煙草花葉病毒病和煙草野火病的抗性，誘導(dǎo)了煙草防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因PR-1、PR-2、PR-3和PR-5的上調(diào)表達。此外，轉(zhuǎn)OsBIRF1基因煙草植株降低了對ABA的敏感性，提高了對氧化脅迫和干旱的抗性，但其抗鹽性沒有明顯的變化。這些結(jié)果表明OsBIRF1在激活水稻抗病及抗逆反應(yīng)中起作用。 OsBISCPL1基因全長cDNA為1747 bp，包含一個大小為1407 bp的ORF。OsBI

5、SCPL1位于水稻第8號染色體上，由12個外顯子和11個內(nèi)含子組成，在水稻基因組中以單拷貝的形式存在。OsBISCPL1編碼一個由468個氨基酸組成的蛋白，屬于類絲氨酸羧肽酶，其N-端1～29個氨基酸為信號肽序列，31～465個氨基酸是S10家族的肽酶序列，其中IvAESYGG是所有絲氨酸羧肽酶高度保守的絲氨酸活性位點。OsBISCPL1蛋白與擬南芥SCPL51遺傳距離較近，在氨基酸水平上有53.6％的一致性。OsBISCPL1基因在水

6、稻中的表達存在組織差異性，在根、葉和幼穗中表達量高，而在莖中較低?；虮磉_分析表明，BTH、SA、ACC和JA等抗病信號分子能激活OsBISCPL1基因的表達，在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應(yīng)中OsBISCPL1基因上調(diào)表達。 利用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的花序浸蘸法將OsBISCPL1導(dǎo)入擬南芥植株，獲得13株轉(zhuǎn)OsBISCPL1基因T1代擬南芥株系，其中5個株系為單拷貝插入。RT-PCR分析結(jié)果表明OsBISCPL1在所檢測的轉(zhuǎn)基因

7、擬南芥T2代單拷貝植株中都能夠正常表達?？共⌒詼y定表明，OsBISCPL1轉(zhuǎn)基因植株提高對Alternaria brassicicola、Pseudomonas syringae pv．tomato的抗性，而且這些轉(zhuǎn)基因植株中防衛(wèi)相關(guān)基因PR-1、PR-2、PR-5和PDF1.2都有組成型增強表達。 OsBISCPL1轉(zhuǎn)基因植株在一定程度上降低了ABA敏感性，但對氧化脅迫表現(xiàn)出一定抗性。這些結(jié)果表明OsBISCPL1編碼了一個水稻絲氨酸