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转录因子在高等植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的调控作用。典型的高等植物的转录因子含有:DNA结合域、转录调控域、寡聚化位点和核定位信号,转录因子通过这些结构域与相应顺式作用元件结合调控下游基因的表达。DREB(dehydration responsive element binding protein)是一类与抗逆相关的转录因子。研究证明DREB转录因子可以同时调控多个与抗逆相关的下游基因的表达,综合提高植物对逆境的抵抗能力。DREB转录因子的活性受到很多互作蛋白的调控,研究这些互作蛋白是阐明植物抗逆作用机制的基础。
前期工作已经证明大豆抗逆相关GmDREB5转录因子具有DREB蛋白的基本特性,而且可以显著提高转基因植物的抗旱性和耐盐性。在此基础上,本研究利用酵母双杂交系统从干旱处理5小时的大豆cDNA文库中筛选与GmDREB5的互作蛋白。
诱饵载体的构建:首先为了排除GmDREB5蛋白的自激活区域,减少假阳性,利用网上数据库(http://myhits.isb-sib.ch/cgi-bin/motif scan)预测GmDREB5蛋白可能的修饰位点,根据预测结果把GmDREB5基因分成三个区段,分别克隆到酵母双杂交系统的诱饵载体上(pGBKT7),通过酵母的自激活实验确定GmDREB5蛋白的73位至226位氨基酸的区段(pGBKT7-IIR)可以作为诱饵;cDNA文库的构建及筛选:以耐盐性好的大豆品种铁丰8号为材料,对幼苗干旱处理5 h提取总RNA,应用SMART技术合成第一链cDNA。然后用5’和3’PCR引物进行LD-PCR扩增,合成双链cDNA,通过定位重组酶将文库构建到酵母双杂交系统的筛选载体上(pGADT7),与诱饵载体混合后共同转化酵母AH 109;克隆的鉴定:通过营养缺陷型培养基的筛选获得了总共500多个酵母克隆,通过进一步的鉴定和测序确定其中一个阳性克隆是含TPR(Tetratricopeptide repeat)保守域的蛋白,将其定名为GmTPRl。将GmTPR1与植物中其它6个带有TPR保守域的蛋白进行同源性比较发现同源性最高的只有14%。采用RT-PCR的方法对GmTPR1基因的表达特性进行分析,结果表明GmTPR1基因受干旱、低温、高盐和ABA的诱导。根据已有的结果,推测GmTPR1它可能参与核孔复合物的形成,介导转录因子进入细胞核:也可能参与蛋白复合物的形成,促进蛋白质间的相互作用。植物的核蛋白在植物发育和逆境胁迫响应等生理过程中发挥了重要的调控作用,研究植物核蛋白的组成及动态变化是研究植物抗逆基因调控网络的基础。为了研究植物核蛋白的动态组成,本研究利用核蛋白都具有核定位信号(nuclearlocalization signals,NLS)的特性筛选编码核蛋白的基因,建立了一套快速、省力和低成本的核蛋白筛选系统(nucleartransportation trap,NTT)。通过鉴定发现,将合成的SV40蛋白大T抗原的核定位信号序列插入筛选载体的多克隆位点,转化酵母EGY48,插入核定位信号的筛选载体转化酵母后可以在选择性培养基(SD/His-/Leu-)上生长,而没有插入核定位信号的筛选载体转化酵母后不能在选择性培养基上生长,从而证明此核蛋白筛选系统有效。通过比较实验表明,本研究构建的核蛋白筛选系统与已报道的系统相比筛选效率更高。利用此系统从eDNA文库中分离编码核蛋白的基因,对于研究核蛋白的动态组成,了解核蛋白基因在调控植物细胞发育及环境胁迫响应的作用机制具有重要的意义。利用构建的NTT系统筛选干旱处理小白麦cDNA文库,共获得了500多个酵母克隆,对其中部分克隆进行鉴定和测序,其中有两个是烯酰CoA水合酶(巴豆酸酶)(Putativeenoyl CoA hydratase)和RNA结合蛋白(Maxi-KH type RNA binding protein)。