一個(gè)水稻雙功能激酶基因的克隆及其功能研究.pdf

1、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase，MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是真核生物中一類重要且保守的信號(hào)通路，它參與了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育以及死亡等一系列生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。該信號(hào)途徑的核心是由三個(gè)連續(xù)激活的蛋白激酶組分(MAPKKK—MAPKK—MAPK)構(gòu)成。大量的研究結(jié)果表明MAPK信號(hào)通路在生物的生理、病理過程中發(fā)揮重要的作用。 目前，哺乳動(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)了至少14個(gè)MKKK,7個(gè)MKK和12個(gè)

2、MAPK。在許多植物中，MAPK途徑的各組分也已經(jīng)分離得到，尤其是對(duì)雙子葉植物中MAPK途徑的研究較多。這些研究表明，MAPK途徑在植物生長(zhǎng)、發(fā)育和自身防御以及脅迫反應(yīng)中起到了重要的作用。 酵母是一種很好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ缴铮潴w內(nèi)MAPK信號(hào)通路已經(jīng)研究的比較透徹。在釀酒酵母(S.cerevisiae)中，已發(fā)現(xiàn)了至少5條MAPK途徑，它們分別參與釀酒酵母的交配、細(xì)胞壁重建、假菌絲生長(zhǎng)和侵入生長(zhǎng)、滲透調(diào)節(jié)、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等生理活動(dòng)。這

3、些途徑中的各成員在哺乳動(dòng)物中都有相對(duì)應(yīng)的成分。由于MAPK途徑中的各個(gè)成員在進(jìn)化上具有較高的保守性，因此可以利用酵母基因缺失株研究其它物種相關(guān)基因的功能。 水稻是一種非常重要的糧食作物，也是一種單子葉模式植物。目前對(duì)水稻中MAPK信號(hào)通路的研究已取得一些進(jìn)展，但了解的仍非常有限。迄今為止，已報(bào)道了9個(gè)水稻MAPK基因(OsBWMKl、OsBIMKl、OsMAPKl、OsMAPK2、OsMSRMK2、OsMAPK3、OsMSRMK

4、3、OsMAPK4和OsWJUMKl)，這些研究為在水稻自身防御過程中，對(duì)MAPK的應(yīng)答和調(diào)控情況及扮演的角色提供了新的信息。MAPKK基因僅報(bào)道了一個(gè)，即OsMEKl。而MAPKKK未見報(bào)道。 本研究中，我們從水稻中分離克隆出一個(gè)雙功能激酶(OsSTY)基因，該基因編碼一個(gè)含417個(gè)氨基酸的蛋白，其預(yù)測(cè)分子量為45926Da，等電點(diǎn)為7.689。OsSTY激酶C一端含有蛋白激酶的十一個(gè)保守區(qū)，并且有雙功能激酶的典型特征。在氨基

5、酸水平上，OsSTY激酶與擬南芥AtSTY激酶(也是一個(gè)雙功能激酶)有80﹪的相似性和71﹪的同源性，與花生AhSTY有77﹪的相似性和69﹪的同源性。生物信息學(xué)和Southem分析結(jié)果表明，該基因位于水稻第8號(hào)染色體(45.5-45.8cM)上，是一個(gè)單拷貝基因。 Northemblot分析結(jié)果表明，OsSTY參與多種脅迫條件下的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。該基因是一個(gè)溫度敏感基因。高溫或低溫(37℃或4℃)處理后，OsSTY激酶的轉(zhuǎn)錄水平

6、顯著提高。機(jī)械損傷、水楊酸、乙烯等處理也促進(jìn)該基因轉(zhuǎn)錄。另外，利用酵母(Saccharomycescerevisiae)基因缺失株研究發(fā)現(xiàn)，OsSTY激酶基因在釀酒酵母ste7基因缺失株(ste7/ste7)中的異源表達(dá)能夠部分校正該菌株在氮源饑餓條件下假菌絲生長(zhǎng)的缺陷。Ste7是釀酒酵母的一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸雙功能激酶，它與OsSTY激酶的激酶功能域有32﹪的同源性和50﹪的相似性。這些結(jié)果揭示出OsSTY激酶能夠校正，至少能部