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细胞程序性死亡(Programmed cell death, PCD)是一类由生物体控制的有序的死亡现象,对生物体正常的生长发育及其抵抗各类生物和(或)非生物性胁迫具有重要意义[1]。在植物中,已分析鉴定出了一系列和动物细胞PCD调控蛋白具有相似结构、功能的蛋白质,但对某些关键蛋白酶如caspase知之甚少,尚未建立起比较完整的基因调控网络通路[2-5]。 液泡加工酶(Vacuolar processing enzyme,VPE)是一类半胖氨酸蛋白酶,属于蛋白酶C13家族。液泡加工酶在种子储存蛋白加工成熟、种皮形成、细胞程序性死亡过程中发挥着关键作用。本实验室前期研究表明在非生物胁迫中,抗凋亡基因Bcl-2可以显著抑制水稻OsVPE2和OsVPE3基因的转录水平上调,从而抑制PCD的发生和提高水稻的胁迫耐受性。因此,我们期望通过构建OsVPE3的水稻转基因株系,进一步研究OsVPE在非生物胁迫中的作用。 蛋白质之间的相互作用,对于维持蛋白质的结构和发挥生物功能具有重要意义。本研究在水稻原生质体瞬时表达系统中,利用免疫共沉淀和Pull-down技术,探索了抗凋亡基因Bcl-2潜在的互作蛋白。 目前取得了如下成果: 1.OsVPE3表达载体的构建和转基因水稻的获得 构建了OsVPE3(Os02g0644000)基因相应的启动子、干涉、过表达载体,利用农杆菌侵染介导法转化成熟胚诱导愈伤组织,潮霉素筛选得到了抗性幼苗。 2.OsVPE3各株系筛选和表达量分析 对抗性幼苗进行潮霉素筛选、繁育,筛选得到VPE3两个T3代过表达纯系(命名为M3-7-1和M3-8-7)和一个T3代干涉纯系(命名为M7-9-1)。 对上述株系进行了实时定量PCR鉴定。实验结果显示,与野生型相比,OsVPE3过表达株系M3-7-1和M3-8-7中,OsVPE3 mRNA水平分别上升到1006倍和577倍;而在干涉株系M7-9-1中,其表达水平下调到0.24倍。 OsVPE3基因的启动子分析转基因材料目前处于T1代,在DNA水平上鉴定出了5个独立阳性株系。 3.OsVPE3蛋白的亚细胞定位分析 构建了OsVPE3-GFP融合蛋白的pUGW5-VPE3瞬时表达载体,进行水稻原生质体转化,并利用共聚焦荧光显微镜观察OsVPE3-GFP融合蛋白的亚细胞定位。结果表明,OsVPE3融合蛋白的绿色荧光分布于液泡中,同时在细胞其他部分(如胞质)也存在着荧光信号。这揭示了OsVPE3蛋白最终定位于中央液泡,其他细胞部分存在荧光信号可能是由于OsVPE3融合蛋白仍处于修饰、转运过程。 4.水稻中Bcl-2相互作用蛋白的探究 构建了若干植物瞬时表达载体如pUGW11-Bcl2(实验组载体)和pUGW11-GFP(对照组载体),并优化了原生质体制备培养条件,成功在原生质体中积累表达相应的融合蛋白。 结合免疫共沉淀和Pull-down技术,利用anti-FLAG beads成功分离纯化了Bcl2-FLAG和GFP-FLAG融合蛋白及其可能的互作蛋白。通过SDS-PAGE胶银染、免疫杂交、高效液相串联质谱验证分析了洗脱混合物中的蛋白样品;构建了潜在互作蛋白Os01t0348900、Os05t0536200、Os02t0802500表达载体。