水稻OsMBL基因的克隆与分析

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Ca2+是植物中一个非常重要的第二信使,它作为信号载体参与了细胞中多种生理反应。几乎所有的胞外刺激都能诱导植物Ca2+信号的产生,包括各种生物和非生物胁迫。Ca2+信号是植物生命活动不可缺少的部分,它介导了包括种子萌发、植株生长发育、衰老、死亡以及对环境的适应等几乎所有生命进程。钙调素(Calmodulin,CaM)是植物细胞中一类重要的Ca2+信号传感元件,它的调控活性主要表现在接受Ca2+信号之后,通过与靶蛋白(钙调素结合蛋白CaM binding proteins, CaMBPs)结合并调节特定的信号通路从而激活大量参与各种不同细胞进程的蛋白。 植物凝集素(Lectin)是一类非免疫来源,能可逆地结合特异单糖或寡聚糖的植物蛋白,能高度异质性的凝集多糖或糖复合物、细胞。植物凝集素在对病原体入侵的防御反应以及应答各种胁迫中起着重要作用。它能通过与糖或细胞间聚糖的相互作用参与植物的防御过程;并且它与糖或糖蛋白之间的相互作用可能诱导信号分子的产生,信号分子再进一步参与不同的激素信号通路从而调控生物与非生物胁迫。 CaMBPs在植物中广泛存在,各种逆境胁迫都会影响它的表达量,是植物抗逆研究中非常重要的蛋白质。水稻中的OsCaMBP受到低温和高温的诱导,它可能是水稻逆境反应中的一个共调节因子。木研究室运用酵母双杂交系统从水稻逆境cDNA文库中筛选出来了一个与OsCaMBP相互作用的蛋白质,OsMBL。OsMBL编码一个结合甘露糖且类似jacalin的植物凝集素蛋白(Mannose-binding jacalin-related lectins)主要实验结果如下: 1.对OsMBL进行生物信息学分析,该基因编码含145个氨基酸的蛋白质,等电点为4.78,其启动子序列含有8个与逆境诱导相关的顺式作用元件:运用半定量RT-PCR研究其在水稻中的表达模式,发现其表达量存在组织特异性并且能被不同的逆境胁迫所诱导,属于多逆境诱导基因; 2.亚细胞定位证实其主要定位在细胞膜和细胞质中,推测其可能在细胞膜上参与了植物的防御过程,并且可以通过与糖或糖蛋白相互作用进一步参与不同的激素信号通路从而调控生物与非生物胁迫; 3.获得了纯合的OsMBL转基因植株,并对转基因植株进行抗性实验:发现超表达植株增强了对部分胁迫的抗性;同时发现反向抑制表达植株的生育期推迟了15-20d;4.构建了酵母双杂交、双分子荧光互补和融合蛋白表达载体,对OsCaMBP和OsMBL的相互作用进行验证;成功制备和纯化了OsCaMBP-GST和OsMBL-pET融合蛋白,以用于进一步筛选互作蛋白和进行下一步的实验。
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