在水稻体细胞根芽发育过程中呈差异表达的Osj10gBTF3%2cOsCROC-1与OsUbc13功能的分析.pdf

Functional studiesofOsjlOgBTF3,OsCROC-1,'and OsUbcl3 differentially expressed during development ofri cesomatic shoot and root byWang Ya Adissertation submitted toZhej iangUniversity fortherequirements of thedegree of Doctor of Crop science Supervisor: Jumin Maj or:Crop Science April,2012 浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得浙江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:壬而签字日期:}月知日学位论文作者签名: 十1I, 签字日期:2,,,_一学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权逝塑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名::L亚导师签名: J●_’’签字日期:汐fL年箩月7。日签字吼沙}互’则§J日浙江大学博士学位论文摘要摘要 OsjlOgBTF3,OsCROC-1和OsUbcl3是本实验室前期在研究水稻体细胞根芽发育相关蛋白组的表达规律时,以只长根、只长芽和根芽全长三组再生组织为基本材料,经定时定点取样和蛋白质双向电泳分析及蛋白质测序,从近百份呈差异表达的蛋白质点中选取出来的3个与根芽发育相关的基囡(张晓波博士学位论文,201∞。本研究以这些基因为研究对象,通过反向遗传学等手段对它们在水稻中的功能进行了分析及验证。并运用现代生物学手段着重对OsjlogBTF3和OsUbcl3进行了蛋白质序列聚类、表达模式、亚细胞定位和蛋白质相互作用分析。所取得的主要结果和结论如下: (1)osj109BTF3是新生多肽相关复合体(Nascent polypeptide-plex,NAC)的B亚基,含有一个NAC保守功能域,一个线粒体基质锚定信号(mitochondrial matrixtargetingsequence,MMTS),一个核定位信号(nuclear localization signal,NLS)及一个内质网滞留信号(ER-retention/retfieval signal, ERRS)。聚类分析表明不同来源的BTF3蛋白共分成三类:动物、植物,酵母。该基因组成型表达于水稻的各个组织如根、茎、叶、雌雄蕊、内外稃中,以根中的表达量为最多。OsjlOgBTF3能够响应高温、盐、激素等外界环境的胁迫。OsjlogBTF3与增强型绿色荧光蛋白融合表达于细胞质及细胞核中,说明水稻OsjlogBTF3蛋白同时在细胞质和细胞核中发挥作用。在水稻中过量表达 OsjlOgBTF3不会产生明显的表型效应,但由RNA干扰介导的OsjIOgBTF3基因沉默则导致水稻植株显著微型化和花粉典型败育;这些结果证实 OsjlOgBTF3在水稻的生长发育过程中发挥重要作用。(2)OsjlOgBTF3经RNA干扰后导致的水稻植株微型化表现在根变细缩短、根数量减少、茎各节间缩短变细、叶长缩短、叶片变窄以及主穗轴长缩短、一次枝梗减少、穗粒数减少等,各组织或器官缩小或减少的幅度在25-52% 之间;对OsjlOgBTF3干扰植株根、茎、叶的显微切片观察发现,根皮层横断面细胞层数明显减少并且细胞变小,维管束及其导管也变小;茎薄壁组织中塑垩奎兰堡主兰垡笙塞理兰的细胞减少变小,维管束及其导管、通气组织变小;叶片侧脉数减少了近一半,中脉的维管束、导管、通气组织变小,通气组织间的薄壁细胞变少,叶肉也明显变薄。根和茎的纵切面细胞大小的变化更为明显直观。切片中各组织、细胞面积减小或数日减少的幅度在24--68%之间。这些结果表明由 OsjlOgBTF3基因沉默引起的水稻植株微型化是各组织或器官在细胞水平上的变化造成的。(3)进一步的蛋白质互作分析发现OsjlOgBTF3经RNA干扰引起的花粉典型败育和与之存在相互作用的PPR蛋白OsPPR676和OsPPR920、热激蛋白 OsHsp82、,随后的半定量和实时定量