OsSIDP366、OsSIDP424在水稻抗逆應(yīng)答中的功能研究.pdf

1、干旱、高鹽、極端氣溫等非生物脅迫是制約植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，為了適應(yīng)這些不良環(huán)境，植物通過(guò)調(diào)控抗逆相關(guān)基因的表達(dá)，提高植物的抗逆能力，減少外界環(huán)境對(duì)自身的傷害。水稻是單子葉植物模式生物，同時(shí)也是我國(guó)乃至全球重要的糧食作物。近年來(lái)，隨著氣候日益惡化，人類(lèi)活動(dòng)日漸頻繁;干旱、高鹽脅迫更是對(duì)水稻的品種的抗逆性提出了更加嚴(yán)格的要求，因此尋找水稻抗逆基因，并通過(guò)抗逆基因提高水稻抗性具有重要的意義。
　　本實(shí)驗(yàn)室在對(duì)水稻應(yīng)答逆境脅迫的公共芯

2、片數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)，一類(lèi)含DUF1644結(jié)構(gòu)域的基因家族參與了水稻抗逆應(yīng)答。該家族基因的表達(dá)受到鹽、干旱、低溫、H2O2等非生物脅迫以及ABA、SA處理的誘導(dǎo)。本研究主要對(duì)DUF1644基因家族中的OsSIDP366、OsSIDP424基因在水稻耐鹽，抗旱應(yīng)答反應(yīng)中的功能進(jìn)行研究。主要結(jié)果如下:
　　OsSIDP366含有一個(gè)典型的DUF1644及一個(gè)C2H2結(jié)構(gòu)域，qRT-PCR分析結(jié)果表明OsSIDP366基因受鹽、干旱、高溫、

3、H2O2等非生物脅迫以及ABA，SA處理的誘導(dǎo)表達(dá)。POsSIDP366::GUS轉(zhuǎn)基因植株的GUS染色結(jié)果表明OsSIDP366主要在水稻根、莖、葉、花藥中表達(dá)，并且參與了種子的成熟過(guò)程，與qRT-PCR結(jié)果基本一致。在受到鹽脅迫及干旱脅迫時(shí)，過(guò)量轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出了對(duì)鹽，干旱的抗性，而RNAi植株表現(xiàn)出了敏感的表型。此外通過(guò)亞細(xì)胞定位分析表明OsSIDP366定位于細(xì)胞質(zhì)中，并且能夠形成類(lèi)似Processing bodies(PBs)

4、及Stressgranules(SGs)的細(xì)胞質(zhì)聚集區(qū)。原生質(zhì)體細(xì)胞的共定位實(shí)驗(yàn)表明，OsSIDP366不僅能與擬南芥PBs，SGs marker蛋白AtDCP2，AtPABP8共定位，而且能夠與AtDCP2，AtPABP8在水稻中的同源蛋白OsDCP2，OsPABPC1，OsPABPC2，OsPABPC3共定位，進(jìn)一步證實(shí)OsSIDP366是PBs，SGs的組分蛋白。為了解該基因是如何參與到植物逆境脅迫應(yīng)答機(jī)制，對(duì)OsSIDP366過(guò)

5、表達(dá)植株進(jìn)行了數(shù)字表達(dá)譜測(cè)序，分析結(jié)果顯示相比野生型植株，過(guò)表達(dá)植株中有35個(gè)基因的表達(dá)水平上調(diào)，5個(gè)基因下調(diào);上調(diào)基因中包括多個(gè)非生物及生物脅迫相關(guān)基因，此外，在受到脅迫時(shí)，脅迫響應(yīng)基因如DREB1A、LEA基因在過(guò)量植株中的表達(dá)水平提高，而RNAi植株中這些基因的表達(dá)受到抑制。由于PBs及SGs在細(xì)胞受到外界刺激時(shí)可以對(duì)mRNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，決定mRNA的儲(chǔ)存，降解及重新回到蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程，因此OsSIDP366可能作為PBs和S

6、Gs對(duì)SNAC1、OsHAK5、PRs基因等進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，從而提高植株對(duì)逆境的抗性。而PRs類(lèi)基因在過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的上調(diào)表達(dá)預(yù)示OsSIDP366可能還參與了植物的生物脅迫應(yīng)答。
　　OsSIDP424包含一個(gè)DUF1644和一個(gè)Ring finger結(jié)構(gòu)域，qRT-PCR分析結(jié)果表明OsSIDP424基因主要受鹽、高溫、H2O2等非生物脅迫以及ABA、SA處理的誘導(dǎo)表達(dá);OsSIDP424基因在多個(gè)組織中都有表達(dá)，其中在葉片

7、中的表達(dá)量較高。POsSIDP424::GUS轉(zhuǎn)基因植株的GUS染色結(jié)果表明OsSIDP424主要在水稻的根、葉、花藥中表達(dá)，但是不參與種子的成熟過(guò)程。此外，通過(guò)對(duì)OsSIDP424融合GFP的轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析，結(jié)果表明OsSIDP424主要定位于細(xì)胞質(zhì)中，并且能夠形成與OsSIDP366類(lèi)似的，Processing bodies及Stress granules的細(xì)胞質(zhì)聚集區(qū)。為分析該基因在抗逆脅迫過(guò)程中的功能，構(gòu)建了過(guò)量及