《番茄乾旱回響基因HyPRP的功能分析與作用機理解析》是依託西南大學，由李金華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：番茄乾旱回響基因HyPRP的功能分析與作用機理解析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李金華
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
番茄中的一個雜合脯氨酸富集蛋白HyPRP的胺基酸序列含有一個脯氨酸富集和一個8CM（eight-cysteine motif）結構域，它受多種非生物逆境的負向調控表達，如乾旱、高鹽、冷、熱、氧化和脫落酸。通過超量表達和RNAi抑制表達HyPRP的轉基因功能分析，我們發現抑制該基因表達後，番茄表現出較強的抗鹽、抗脫水和抗氧化能力，為了進一步研究其在抗逆中的分子機理，我們以HyPRP為釣餌酵母雙雜篩選番茄的cDNA 文庫，發現HyPRP和二氧化硫氧化酶（SO）、鐵硫蛋白（Fds）和蛋氨酸硫氧化物還原酶（Msr）互作，其中SO和Fds可分別從氧化途徑和還原途徑將植物體內有毒害的亞硫酸鹽分別轉化為沒有毒害的硫酸鹽和硫化氫，Msr 具有清除植物體內的超氧自由基的功能，而亞硫酸鹽和超氧自由基是空氣中二氧化硫污染所產生的主要毒害物質。進一步研究HyPRP在抗二氧化硫毒害中的作用具有很重要的意義。
結題摘要
雜合脯氨酸富集蛋白HyPRP （hybrid proline-rich protein）是植物中所特有的一類蛋白，很多研究報導表明這類基因受到生物或非生物逆境的誘導表達，但是目前為止，除了知道這類基因可能是細胞壁的結構蛋白以外，其他功能還一無所知。本項目基於在番茄中發現的一個雜合脯氨酸富集蛋白HyPRP基因超量表達後使番茄的抗逆性更加敏感，但是RNAi抑制其表達後，番茄表現出較強的抗鹽、抗脫水和抗氧化能力。而且以HyPRP為釣餌酵母雙雜篩選番茄的cDNA文庫，發現HyPRP和二氧化硫氧化酶（SO）、鐵硫蛋白（Fds）和蛋氨酸硫氧化物還原酶（Msr）互作。本項目在這些基礎之上，開展了進一步的HyPRP抗逆分子機理研究。一方面，我們對HyPRP轉基因植株的遺傳分析和表型的進一步鑑定，確定了抑制表達HyPRP提高了番茄的抗氧化能力，並且一些抗氧化基因（如SOD，CAT和Msr B）在HyPRP-RNAi抑制系中上調錶達，相反在超表達系中下調錶達，這些說明了HyPRP抗氧化能力是通過調控一些抗氧化基因的表達來行使功能的。HyPRP的亞細胞定位表明，其主要定位在細胞核和細胞膜中。另一方面，我們利用BiFC（雙分子螢光互補）驗證了HyPRP和SO、Fds、Msr和UBQ10的互作關係，並且對這些互作蛋白進行了表達和生物信息學分析，發現其互作蛋白也是受到非生物逆境脅迫的誘導表達的，並且也有研究表明SO和Fds可分別從氧化途徑和還原途徑將植物體內有毒害的亞硫酸鹽分別轉化為沒有毒害的硫酸鹽和硫化氫，Msr 具有清除植物體內的超氧自由基的功能，而亞硫酸鹽和超氧自由基是空氣中二氧化硫污染所產生的主要毒害物質。這兩個方面的基礎之上，我們重點分析了HyPRP在植物抗二氧化硫中的作用，通過亞硫酸根處理實驗，確定了HyPRP在植物抗二氧化硫中具有很重要的作用，檢測處理前後硫酸根離子的含量，表明HyPRP抗二氧化硫的毒害可能是通過清除亞硫酸根離子和超氧自由基（ROS）來行使其功能的；通過檢測二氧化硫處理前後，轉基因和野生型植株中的硫代謝中的相關基因的表達，進一步說明HyPRP在植物硫代謝過程中具有非常重要的作用。這些都為後期轉基因育種和分子標記輔助選擇育種提高植物的抗逆性奠定了基礎。
