水稻OsRUS基因家族在UVB信號傳導中的功能研究

《水稻OsRUS基因家族在UVB信號傳導中的功能研究》是依託華南農業大學，由侯學文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻OsRUS基因家族在UVB信號傳導中的功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：侯學文
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

學術界在植物對高通量HF UVB傷害的回響方面已有較多研究，但對低通量LF UVB在植物生長發育的調控方面研究較少，特別是對於植物有哪些基因參予傳導LF UVB信號知之甚少。我們前期在擬南芥中發現了對極低通量VLF UVB高度敏感的rus突變體，為揭示這一機制帶來可能。本項目擬通過獲得OsRUS啟動子與GUS報告基因融合的轉基因水稻株系，來研究OsRUS基因的表達譜；通過獲得OsRUS基因上調和下調的轉基因水稻株系，來研究OsRUS基因在UVB處理下的表型及相關基因的表達，分析出OsRUS基因的功能；採用酵母雙雜交技術獲得與OsRUS1基因相互作用的陽性基因，並通過多種手段排除假陽性基因，從而逐步闡明植物傳導UVB信號的途徑。本項目研究結果在深化認識植物UVB信號傳導途徑、防治UVB輻射增強對植物的傷害等方面具有重要的理論和現實意義。

結題摘要

RUS基因是近年來從雙子葉模式植物擬南芥基因組中率先發現的，該基因功能的缺失會導致突變體在低強度UV-B下，其根不能正常發育。但目前對RUS基因在低強度的UV-B信號傳導途徑中有何功能，該途徑還有哪些成員等均不清楚。水稻是單子葉模式植物，而且還是重要的糧食作物；通過生物信息學比對，在水稻基因組中發現了6個OsRUS基因；隨著工業化導致的大氣中臭氧含量的降低，到達地表的UV-B強度有增強的趨勢，因此以單子葉模式植物水稻為材料，研究清楚OsRUS在UV-B信號傳導中的功能及其途徑，不僅具有重要的理論價值，而且在保障糧食的生產方面也具有實際意義。 利用生物信息學軟體對6個OsRUS，分別從基因結構、功能域、亞細胞定位、時空表達情況、啟動子順式元件等方面進行了詳盡的分析。根據預測的6個OsRUS序列設計引物，分別克隆了這6個基因的cDNA序列，序列分析表明除OsRUS3與預測不一致外，其餘5個基因均與預測完全一致。分別構建了OsRUS1、OsRUS2、OsRUS5和OsRUS6A的啟動子分析載體、干涉載體、超表達載體以及與報告基因GFP融合的超表達載體，並轉化水稻中花11胚性愈傷獲得了大量轉基因株系，部分株系已種植至第3、4代，部分株系也表現出了根系發育受到UV-B抑制的rus突變體的表型，利用Confocal對OsRUS∷GFP的轉基因株系研究OsRUS的亞細胞定位；利用獲得的OsRUS 啟動子∷GUS的轉基因水稻株系，研究了OsRUS的表達譜；利用OsRUS6A的干涉株系分析了抗氧化酶系活性及MDA含量變化。根據OsRUS1中DUF647結構域的分布，構建了4個OsRUS1的pGBKT7誘餌載體，從以水稻葉片cDNA構建的酵母文庫中獲得5個初步鑑定為陽性的基因，目前正在採用BiFC、GST pull-down等進一步確認。根據OsRUS2.1中結構域DUF647的分布，構建了4個OsRUS2.1的pGADT7獵物載體，分別與前述構建的4個OsRUS1的pGBKT7誘餌載體兩兩組合共轉化酵母菌株AH109，研究結果表明OsRUS1與OsRUS2.1之間沒有直接的相互作用。 根據本項目目前的研究結果，可以確認OsRUS基因在低強度的UV-B形態建成、早期生長發育方面有一定的功能；但這一信號傳導途徑還有哪些成員，則有賴於對酵母雙雜交篩選到的基因進行進一步的研究。