水稻類受體蛋白激酶OsRPK1參與生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)和極性運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)錄組學(xué)研究.pdf

1、植物類受體蛋白激酶廣泛參與植物生長(zhǎng)發(fā)育、激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、抗病和抗逆等途徑，對(duì)其開(kāi)展研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究方法，對(duì)水稻中一個(gè)新的類受體蛋白激酶OsRPK1在生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)和極性運(yùn)輸中發(fā)揮的作用進(jìn)行了研究。
　　 本實(shí)驗(yàn)室在前期工作中開(kāi)展了鹽脅迫下水稻質(zhì)膜蛋白組學(xué)分析，鑒定了一批鹽脅迫響應(yīng)蛋白，其中包括一個(gè)分子量98KD，等電點(diǎn)5.93的蛋白點(diǎn)，在鹽脅迫處理后表達(dá)水平顯著上調(diào)。經(jīng)水稻數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，該蛋白推

2、測(cè)為一個(gè)類受體蛋白激酶，我們將其命名為OsRPK1.OsRPK1編碼區(qū)為2910bp，編碼969個(gè)氨基酸。
　　 為了研究OsRPK1在生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)中的功能，我們首先利用半定量RT-PCR對(duì)水稻OsRPK1進(jìn)行組織特異性表達(dá)分析，結(jié)果顯示根和葉中OsRPK1表達(dá)量最高，莖中OsRPK1的表達(dá)量明顯低于根和葉。然后分別用植物激素Ethephon(1mM)，2，4-D(100μM),6-BA(100μM),GA3(100μM),A

3、BA(100μM),BR(10μM), MeJA(100μM),SA(1mM)處理水稻3h，12h，48h，取水稻根尖為實(shí)驗(yàn)材料，分別檢測(cè)在不同激素處理下OsRPK1的表達(dá)情況，結(jié)果顯示在48h之內(nèi)，2，4-D處理后OsRPK1的表達(dá)量持續(xù)上升;Ethephon、6-BA、ABA、MEJA處理后在3h時(shí)OsRPK1的表達(dá)量上升，12h后表達(dá)量逐漸下降;SA處理后，12h內(nèi)OsRPK1的表達(dá)量上升，48h后表達(dá)量開(kāi)始下降。結(jié)果進(jìn)一步表明O

4、sRPK1主要受生長(zhǎng)素誘導(dǎo)表達(dá)，OsRPK1作為定位在細(xì)胞質(zhì)膜上的類受體蛋白激酶，可能參與了對(duì)外源生長(zhǎng)素的信號(hào)識(shí)別。
　　 為了進(jìn)一步研究OsRPK1在生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)和極性運(yùn)輸中可能起到的作用，我們構(gòu)建了OsRPK1正向表達(dá)載體pGSA1285-OsRPK1(+)和OsRPK1反向表達(dá)載體pGSA1285-OsRPK1(-)，采用凍融法轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌EHA105感受態(tài)細(xì)胞，農(nóng)桿菌侵染粳稻日本晴胚性愈傷組織，經(jīng)抗性篩選、分化、煉苗，傳

5、代得到轉(zhuǎn)基因T2代植株。半定量RT-PCR檢測(cè)OsRPK1的表達(dá)量，結(jié)果顯示我們成功獲得OsRPK1的過(guò)表達(dá)植株和抑制表達(dá)植株。以上述轉(zhuǎn)基因植株為實(shí)驗(yàn)材料，野生型植株為對(duì)照，運(yùn)用熒光定量PCR的方法開(kāi)展了與生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)和極性運(yùn)輸相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。首先檢測(cè)了生長(zhǎng)素相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄抑制因子AUX/IAAs家族中IAA1、IAA3、IAA5、IAA6、IAA9及IAA19在轉(zhuǎn)基因及野生型水稻中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示這6種基因全部被生長(zhǎng)素誘導(dǎo)

6、表達(dá)，但6種基因在OsRPK1抑制表達(dá)的轉(zhuǎn)基因水稻中受生長(zhǎng)素誘導(dǎo)的表達(dá)量明顯低于在野生型中受誘導(dǎo)的表達(dá)量，而在OsRPK1過(guò)表達(dá)水稻中，IAA1，IAA6，IAA9，IAA19受生長(zhǎng)素誘導(dǎo)表達(dá)量低于野生型植株，IAA3和IAA5在兩個(gè)OsRPK1過(guò)表達(dá)株系中表達(dá)量略高于野生型水稻，各有一個(gè)株系表達(dá)量低于野生型水稻，上述結(jié)果表明OsRPK1與AUX/IAAs家族成員的表達(dá)密切相關(guān)，并因此作為負(fù)調(diào)控因子參與了生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)。其次我們比較了野

7、生型水稻和轉(zhuǎn)基因水稻中生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)OsRPK1對(duì)多個(gè)生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)量均有影響;最后我們比較了野生型水稻和轉(zhuǎn)基因水稻中生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸相關(guān)基因LAX家族、AUX1和PIN家族的表達(dá)量，結(jié)果顯示LAX家族、AUX1和PIN家族在OsRPK1抑制表達(dá)水稻的表達(dá)量高于野生型水稻，在OsRPK1過(guò)表達(dá)水稻中的表達(dá)量低于野生型水稻野生型水稻，提示OsRPK1可能作為負(fù)調(diào)控因子參與水稻中生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸。