拟南芥和棉花SAG蛋白功能分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:for1984
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种子的萌发标志着高等植物生命循环的开始,此过程受到内外各种信号的复杂调控。植物激素脱落酸(ABA)在种子的萌发、幼苗的生长和胁迫的耐受等方面发挥重要功能。使用分子生物学方法已经发现ABA信号途径调控种子萌发的许多蛋白,比如ABI1和ABI2两种蛋白磷酸酶在ABA信号途径负调控种子的休眠和萌发。但是ABI转录因子如ABI3和ABI5在ABA信号途径正调控种子的发育和萌发,其中ABI5作为一种碱性亮氨酸拉链转录因子发挥重要作用,ABI5表达量的升高能导致植物在种子萌发、幼苗生长和营养生长等阶段对ABA更敏感。  本研究首次对拟南芥和棉花MDN1结构域蛋白进行了功能鉴定,主要结果如下:  (1)拟南芥AtSAG基因T-DNA插入突变体在种子萌发及幼苗早期对ABA敏感,而AtSAG超表达株系对ABA不敏感。利用qRT-PCR检测ABA信号下游基因发现,在ABA处理后,ABI3、ABI5、EM1、EM6、RD29A和RAB18基因在sag中的表达量上调;在AtSAG超表达株系中下调,说明SAG负调控ABA信号。通过杂交获得sag/abi5双突变体,表型分析发现sag/abi5双突变体恢复了sag单突对ABA敏感的表型,双突变体对ABA不敏感和abi5表型相似,说明在ABA信号通路中AtSAG位于ABI5的上游。  (2) sag突变体在种子萌发和幼苗早期对高盐和渗透胁迫敏感,而AtSAG超表达株系在种子萌发和幼苗早期对高盐和渗透胁迫有抗性,说明AtSAG参与了种子萌发和幼苗早期对高盐和渗透胁迫的调控。  (3) AtSAG-GFP免疫共沉淀和质谱鉴定结果表明油体蛋白和种子贮藏蛋白可能和AtSAG互作。利用qRT-PCR检测油体蛋白和种子贮藏蛋白基因的表达,结果表明在没有ABA条件下,检测的油体蛋白和种子贮藏蛋白基因的表达量在WT和sag中没有差异;但是在ABA条件下,这些基因的表达水平都明显升高,且在sag中的表达量高于WT。说明AtSAG调控了油体蛋白和种子贮藏蛋白基因在种子萌发期的表达。利用透射电镜观察WT和sag突变体种子子叶细胞,发现正常情况萌发时WT和sag种子子叶细胞内油体和蛋白贮藏液泡分解情况差异不大,而ABA胁迫时sag种子子叶细胞内蛋白贮藏液泡比较大而且数量多,油体变化不明显,说明AtSAG可能调控了萌发期种子贮藏蛋白的降解。  (4)同时,利用RT-PCR方法检测了AtSAG的棉花同源基因GhSAG的内源表达,结果表明GhSAG能被ABA、NaCl和干旱胁迫诱导。利用转基因技术获得了GhSAG的超表达拟南芥。表型分析发现在种子萌发和幼苗早期阶段,hSAG超表达株系对ABA、盐和渗透胁迫敏感。ABA路径基因在GhSAG超表达株系和WT中的荧光定量PCR检测结果表明,在ABA处理条件下,GhSAG超表达株系中ABI3、ABI5、RD29A和RAB18基因表达水平明显上调,说明GhSAG超表达正调控ABA信号影响种子萌发与幼苗早期生长。
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