水稻泛素相關蛋白基因OsUBA的功能研究

《水稻泛素相關蛋白基因OsUBA的功能研究》是依託河北師範大學，由秘彩莉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻泛素相關蛋白基因OsUBA的功能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：秘彩莉
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

在國家基金（30370881）的資助下，本課題組從小麥中克隆到一個與鹽/乾旱密切相關的泛素相關蛋白基因TaUBA。OsUBA是植物中與TaUBA在胺基酸水平上同源性最高（81%）的基因，也是水稻中唯一與TaUBA編碼蛋白有相同結構域組成的基因；兩個基因的啟動子所含各類反應元件基本一致，除包含啟動子基本元件外，還包含ABA、SA、MeJA、缺氧脅迫等反應元件，推測OsUBA與TaUBA有相似的功能。在NCBI網站上搜尋到45個與OsUBA有相似結構域組成的蛋白質，這些蛋白質均來自動物/酵母而無一來自植物，說明OsUBA是植物中與脅迫相關的新型基因。本項目擬分離OsUBA的啟動子以研究其表達模式；通過在水稻中過量/降低表達OsUBA以研究OsUBA的功能，通過對過量/降低表達OsUBA的水稻植株進行基因晶片分析探討OsUBA可能的調控網路和作用機制，為利用基因工程改善作物的抗逆性提供理論依據。

結題摘要

摘要 為了研究泛素相關蛋白（UBA）在植物中的功能，本研究從水稻中克隆了OsUBA及其啟動子序列，進行了如下研究：（1）、構建了OsUBA promoter:Gus並轉化水稻日本晴。Gus染色和qRT-PCR研究表明，OsUBA的表達受鹽、SA、ABA和MeJA誘導，而乾旱（15%PEG）和低溫（4℃）處理對OsUBA的表達影響不大。（2）、亞細胞定位表明OsUBA位於細胞膜上。（3）、為了研究OsUBA的功能，本研究構建了35S:OsUBA、OsUBA promoter:OsUBA以及三個OsUBA RNAis（RNAi-1，RNAi-1和RNAi-3）表達載體並將其轉化水稻日本晴，目前已得到各載體的純合株系。研究表明， 35S:OsUBA和OsUBA promoter:OsUBA株系中，主要農藝性狀（有效分櫱數和千粒重）明顯改善。（4）、對各轉基因株系及野生型進行鹽脅迫和乾旱脅迫，分別觀察脅迫前後的表型並測定脯氨酸和丙二醛含量，結果表明35S:OsUBA和OsUBA promoter:OsUBA株系的耐鹽性較野生型有所改善，而OsUBA RNAi株系對鹽脅迫更加敏感，各轉基因株系對乾旱脅迫反應較弱，OsUBA主要參與植物對鹽脅迫的回響。(5)、取野生型水稻(WT)、35S:OsUBA（L14-6, OX）以及RNAi純合株系（L1-3, R）進行基因晶片分析。結果表明，多數與脅迫有關的基因在OX株系中上調錶達，如LEA蛋白和一些乾旱/鹽脅迫誘導蛋白，而兩個與Na+轉運有關的蛋白表達降低；另有一些與各類激素（生長素，乙烯和赤黴素）反應相關的基因；差異顯著的基因包括29個蛋白酶抑制劑家族的基因，它們與OSUBA的關係及在脅迫反應中的功能值得進一步探討。綜上所述，過量表達OsUBA的轉基因株系農藝性狀明顯改善，耐鹽性提高，說明其主要在植物鹽脅迫反應中發揮作用，可將OsUBA用於改良水稻的耐鹽性。基因晶片分析中發現的大量脅迫相關基因印證了我們此前對OsUBA功能的預測，差異表達基因中發現的大量生長素反應相關基因以及蛋白酶抑制劑基因預示著OsUBA可能還有廣泛的功能。