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水稻生殖发育包括花形态建成,传粉受精以及授粉后胚和胚乳的发育过程。但是,我们对这些过程分子机理的了解非常有限。利用我们实验室构建的含10,000个非冗余基因水稻cDNA微阵列平台,我们已经筛选到了200多个可能参与水稻传粉受精的候选基因。为了研究这些候选基因的功能,我们挑选了来自于水稻雌蕊cDNA库的克隆p868a07(acc.number:AF090698),该cDNA编码具有一个保守的C2domain的蛋白,命名为OsPBPl(Oryzasativaphospholipidbindingprotein1)。利用原核表达的GST-OsPBP1融合蛋白的生化分析结果显示它具有Ca2+浓度依赖性的磷脂结合能力。聚类分析表明OsPBP1属于一类植物特有的单C2domain的蛋白家族。RNA原位杂交分析发现OsPBP1基因在授粉前后的水稻雌蕊以及花粉中特异表达,特别是授粉前雌蕊中的表达量远远大于授粉后。为了研究它的生物学功能,将OsPBP1的反义构建转化水稻,T0代单拷贝转基因植株的雄蕊中有50%的花粉表现为败育,其余50%的花粉育性下降,提示该基因参与花粉育性调控。同时,T0代转基因植株的自花受粉基本不能结实,而用野生型花粉对转基因雌蕊进行人工授粉也只得到40%的结实率,表明降低该基因在雌蕊的表达影响雌蕊的育性。组织形态解剖分析表明转基因水稻的雄蕊在四分体阶段小孢子母细胞的胞质出现液泡化,提示降低的OsPBP1表达导致雄配子体发育异常,但是转基因植物雌蕊的发育与结构和野生型没有明显差异。这些结果提示该基因可能直接参与了花粉发育和传粉。
我们还研究了一个来自水稻雌蕊cDNA库的候选克隆p826g08(acc.number:AAG46123)。表达分析发现该克隆代表的是一个在水稻授粉后1~5天的子房以及授粉后10天的胚乳中特异表达的基因。RNA原位杂交发现该基因的表达主要集中在胚乳细胞,提示OsLTPE可能在水稻胚乳发育以及胚乳营养物质代谢积累过程中发挥作用。序列分析表明,它与油菜的脂转移蛋白有较高的氨基酸序列同源性,因此命名为OsLTPE(Oryzasativalipidtransferproteininendosperm)。但是,与绝大多数已知的LTP相比,OsLTPE的第八位保守的半胱氨酸被丝氨酸所替代,暗示可能具有不同的功能。我们对OsLTPE进行了反义和异位表达转化,目前正在对转基因植物进行分析。