玉米MATE基因參與調(diào)控植物葉片衰老、下胚軸伸長與種子大小.pdf

1、多藥及有毒化合物外排家族(Mutidrug and Toxic Compund Extrusion，MATE)蛋白是陽離子次級轉(zhuǎn)運蛋白，參與了植物生長發(fā)育階段的眾多生理功能調(diào)控。雖然越來越多MATE蛋白被鑒定發(fā)現(xiàn)，但對于MATE蛋白的了解還非常局限。關(guān)于玉米MATE蛋白家族的研究目前還非常少，因此本研究采用反向遺傳學(xué)手段對玉米MATE蛋白家族ZmMATE88(GRMZM2G423884)基因進(jìn)行研究。本研究主要取得如下結(jié)果。
　　

2、(1)本研究從玉米gDNA中克隆得到MATE基因ZmMATE884(GRMZM2G423884)。ZmMATE884與56個擬南芥MATE蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果顯示ZmMATE884與擬南芥9個MATE蛋白屬于同一進(jìn)化分支，具有較近親緣關(guān)系。后續(xù)ZmMATE884與PfMATE蛋白同源比對結(jié)果顯示二者高度同源，由PfMATE蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測ZmMATE884蛋白同樣具有12個跨膜結(jié)構(gòu)域。
　　(2)定量RT-PCR顯示ZmMATE884

3、在玉米B73植株根和葉中表達(dá)量相對較高。表明ZmMATE884具有有組織特異表達(dá)模式。亞細(xì)胞定位分析結(jié)果顯示ZmMATE884蛋白與原液泡/次級內(nèi)體、反式高爾基體/早期內(nèi)體及高爾基體/內(nèi)體上的特異標(biāo)志蛋白有部分共定位，表明ZmMATE884蛋白分布于細(xì)胞內(nèi)體形成轉(zhuǎn)運過程中不同階段的囊泡結(jié)構(gòu)中。
　　(3)通過農(nóng)桿菌侵染技術(shù)構(gòu)建ZmMATE884過表達(dá)系，觀察表型顯示過表達(dá)系植株較野生型開花明顯提前、葉片的自然衰老加快、角果變小，過

4、表達(dá)系植株整體矮化叢生。ZmMATE884過表達(dá)系在黑暗中萌發(fā)6d、12d和光下生長7d時的下胚軸都明顯短于野生型;外源添加蔗糖可以促進(jìn)過表達(dá)系和野生型下胚軸的伸長，但過表達(dá)系下胚軸長度仍然短于野生型。表明ZmMATE884基因參與植物下胚軸伸長的負(fù)調(diào)控，且ZmMATE884基因?qū)τ谙屡咻S的調(diào)控與蔗糖屬于不同調(diào)控通路。
　　(4)ZmMATE884過表達(dá)突變體種子千粒重小于野生型，且種子長度也更小。表明ZmMATE884參與植物種

5、子大小的調(diào)控。
　　(5)ZmMATE884過表達(dá)系植物蓮座葉衰老加快。碳饑餓誘導(dǎo)處理5d和7d后ZmMATE884過表達(dá)系植株明顯黃于野生型，且總蛋白量也少于野生型。ZmMATE884過表達(dá)使葉片衰老提前。
　　(6)ZmMATE884過表達(dá)可以將ABS3及其同源基因ABS4、ABS3L1和ABS3L2共同缺失突變體mateq表型回復(fù)至野生型，表明ZmMATE884與ABS3、ABS4、ABS3L1和ABS3L2基因具有相