论文部分内容阅读
水稻TIP蛋白家族(tonoplast intrinsic protein)共有10个成员，是定位于液泡膜上的水孔蛋白，介导了水分在液泡膜上的跨膜运输，调节生物体内水分平衡。根据氨基酸序列同源性和进化树分析得知，水稻TIP蛋白家族可以被分为5个亚类，其蛋白结构比较保守，由6个跨膜的α螺旋(H1-H6)和在跨膜区之间形成的5个环(LA-LE)组成，并且在B环和E环各有一个高度保守的NPA(Asn-Pro-Ala)结构域。OsTIP1;1与AtTIP1;1有79.4％的同源性，与人参PgTIP1有77.2％的同源性，预测它们可能有相似的功能，但对OsTIP1;1的生物学功能还未见报道，本文对OsTIP1;1的组织定位、亚细胞定位及生物学功能做了较详细的研究。 RT-qPCR结果显示，OsTIP1;1在水稻的根和叶鞘中大量表达，在成熟胚中的表达量较少。OsTIP1;1-GFP融合蛋白的瞬时表达和稳定表达结果显示OsTIP1;1不是均匀地定位于中央大液泡的液泡膜上，而是在细胞膜周边的膜状结构“bulbs”中广泛分布，这与AtTIP1;1在拟南芥中的亚细胞定位相似。我们在拟南芥和水稻中分别过量表达OsTIP1;1，发现转基因植株有明显的生长发育受阻现象，表现为植株变矮、生长期延后、种子的重量和体积均变小，并且生长受影响的程度与OsTIP1;1的表达量呈正相关。液泡是植物细胞中重要的细胞器，在成熟的细胞中，液泡可以占到细胞体积的90％，具有维持细胞膨压、离子稳定、物质贮存和消化等重要的生理功能。我们认为OsTIP1;1的过量表达影响了其在液泡膜上的正确定位及液泡的正常发育，进而使植株的生长发育受到影响。同时，我们还检测了转基因植株在逆境胁迫下的生长情况。在低温生长条件下，OsTIP1;1的过表达转基因拟南芥和水稻植株均表现出比野生型更敏感的表型。在甘露醇引起的渗透胁迫条件下，转基因拟南芥的萌发率和生长受到影响。在干旱胁迫处理后，OsTIP1;1的过表达转基因拟南芥和水稻均表现出抗旱的表型，拟南芥中抗旱相关参数的数据表明转基因植株的保水能力比野生型强。 水稻在生长发育过程中会受到各种胁迫，由于它不能随意移动，因此在长期的进化过程中形成了有效对抗外界胁迫的能力。近年来，蛋白质组学越来越多地应用于大规模、整体分析蛋白质在某一组织或细胞中的表达，或者在生长环境改变后的表达量动态变化，从而寻找新的功能蛋白。初生多肽结合复合体α亚基(α chain of nascent polypeptideassociated comples，α-NAC)是通过水稻蛋白质组分析获得的一个响应盐和低温胁迫的新蛋白。水稻基因组共编码3个α-NAC蛋白，分别位于1号、3号和5号染色体上。RT-qPCR结果显示，Os1gNAC和Os5gNAC在植物组织中大量存在，但Os3gNAC在各组织中的表达较弱，只在叶鞘中高表达。将Os5gNAC与GFP融合表达，对其进行的定位分析表明它只定位于细胞质中。Os5gNAC的过表达转基因水稻在正常生长条件和逆境胁迫条件下的生长发育状况和野生型没有明显差别。拟南芥基因组共编码5个α-NAC蛋白，naca2/naca4双突变体在逆境胁迫条件下的生长状况和野生型相似，我们推测是由于基因冗余性造成。虽然Osα-NAC在植物抵抗逆境胁迫中的作用还不明确，但很多研究结果显示它的同源蛋白可以被泛素化修饰降解，我们推测在逆境胁迫条件下，Osα-NAC可以更易被泛素化修饰降解，进而影响植株的生长发育。