稻谷osstsl1基因之克隆及功能概述

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1、稻谷OsSTSL1基因之克隆及功能概述第一章引言1ABA研究進展ABA是一種重要的植物激素，在植物生長發(fā)育過程及脅迫反應(yīng)中起著非常重要的作用。在植物中ABA不僅介導(dǎo)了如干旱，極端溫度和高鹽等非生物脅迫反應(yīng)，而且調(diào)節(jié)種子成熟和芽休眠。由于ABA在植物生理上的重要作用，人們對其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也越來越關(guān)注?，F(xiàn)在很多科學(xué)家對ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑做了深入研究，為我們更好的了解ABA介導(dǎo)的植物對逆境的響應(yīng)，培育穩(wěn)產(chǎn)作物新品種提供了有力的幫助。首先，ABA作為植物體內(nèi)的激素，適量的ABA對維持植物的正常生長是必須的。一些實驗證據(jù)是可以證明這一點的，通過研究ABA，發(fā)現(xiàn)這些ABA

2、缺失突變體與正常植株相比出現(xiàn)半矮化表型，這主要是由于突變體喪失了氣孔關(guān)閉的調(diào)節(jié)機制而不能保持水分造成的。然而在外源施加少量的ABA后，就可以使突變體恢復(fù)野生型表型[2，5]。通過這些研究我們就更清晰的知道在正常的生長條件下ABA調(diào)控植物生長和發(fā)育的重要性。ABA在根發(fā)育中的作用也是通過突變體得知的。2ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑2.1ABA受體PYR/PYL/RCAR蛋白家族由十植物激素在植物體內(nèi)的重要作用，所以對他們的受體的研究也受到重視，現(xiàn)在巳發(fā)現(xiàn)的植物激素受體有細(xì)胞分裂素受體、乙稀受體、生長素受體和ABA受體。但ABA受體的發(fā)現(xiàn)過程并不足那么一帆風(fēng)順。從2006年以

3、來，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多個ABA受體，分別為FloeControlproteinA(FCA),ABAReceptor/Mg-ChelataseHSubunit/GenomesUncoupled5(ABAR/CHLH/GUNS),G-ProteinCoupledReceptor2(GCR2)和PYR/PYL/RCAR，分別定位在細(xì)胞核，葉綠體，細(xì)胞質(zhì)脫，及細(xì)胞質(zhì)和核內(nèi)I54581。直到2009年，Ma研究小組和Park研究小組分別利用酵母雙雜交和突變體蹄選等方法在擬南芥中發(fā)現(xiàn)一種新的ABA受體一PYR/PYL/RCAR家族蛋白，他們是現(xiàn)在被普遍公認(rèn)的ABA受體。PYR/

4、PYL/RCAR(PyrabactinResistanceproteins/PYR-LikeProteins/RegulatoryponentsofABAReceptor)是一類含有START(STAR-RELATEDLIPID-TRANSFER)特征結(jié)構(gòu)域的蛋家族，在擬南芥中含有14個成員，被分為三個亞家族(圖1.1)。第二章研究目的與意義水稻是世界上最重要的禾本科作物之一，全世界約有40%的人口以水稻為主食，同時水稻在我國糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。ABA是一種重要的植物激素，它不僅參與植物的正常生長和發(fā)育，而且還廣泛參與植物對逆境脅迫的響應(yīng)。在對其近半個

5、世紀(jì)的研究中，科學(xué)家已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)眾多ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的因子及其相互作用機理，同時，在水稻中類似的ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也已被驗證存在?，F(xiàn)在，對于植物耐受鹽脅迫的分子機理研究的最清楚的是SOS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并且發(fā)現(xiàn)水稻中也存在類似的分子機制。對植物耐單基因的挖掘和耐旱機制的研究方面也有極大的進展?？傊?，這些都有助于我們從基因角度認(rèn)識作物的抗逆機制，并對人類通過分子育種方法提高水稻抵御逆境脅迫的能力和對未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。植物調(diào)節(jié)自身在脅迫下的生長和發(fā)育是有一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控體系的，但是我們對這個網(wǎng)絡(luò)調(diào)控體系的了解還比較有限，且有些結(jié)論是零散的或是矛盾的。在

6、擬南蘇的研究中，對ABA和鹽響應(yīng)基因的篩選大多是在擬南蘇生長的特定時期，同時對這些基因的條選很大程度上依賴于正向遺傳學(xué)的研究方法且基本上也已經(jīng)飽和。我們已經(jīng)知道植物在各個生長期的調(diào)控都是精確而不同的，很多在特定時期參與調(diào)控的基因都可能因為蹄選的條件而逃脫。所以，運用更精良巧妙的傭選方法才能發(fā)現(xiàn)更多的ABA和鹽信號通路中的調(diào)控基因，另外，我們也急需采用不同的研究策略達到同樣的目的。ed上收索相關(guān)的文獻，除了在1篇關(guān)于玉米轉(zhuǎn)座子的文獻中提到它并沒有查閱到對該基因功能的研究報道。對基因OsSTSU的啟動子元件分析后發(fā)現(xiàn)其含有對ABA響應(yīng)的ABRE元件和對逆境脅迫響應(yīng)相

7、關(guān)的MYB、MYC等元件(圖4.2)，預(yù)示著OsSTSU可能響應(yīng)ABA和逆境脅迫?；虮磉_模式分析其可以被ABA快速誘導(dǎo)，在處理三小時后可以達到最高峰，之后逐漸下降(圖4.3A),這可能是植物在應(yīng)對逆境脅迫響應(yīng)后，可正常生長并基本恢復(fù)到脅迫以前的狀態(tài)而在基因水平上的呈現(xiàn)。組織表達分析，OsSTSLl在花、葉、葉脈、下胚軸和根種均有分布(圖4.5b,e,f)，說明它是一個組織表達廣泛的蛋白。但是用ABA處理(9見/的啟動子融合GUS載體轉(zhuǎn)化擬南蘇的幼苗時，誘導(dǎo)表達并不明顯(圖4.5d,g,h),這可能是有由于ChSTSLl并非直接參與對ABA的響應(yīng)，其上游還有其他

8、的調(diào)控因子，或者是由于異