一个水稻钙感应蛋白相互作用蛋白激酶功能分析

摘要

水稻作为世界上最重要的农作物之一，其生长和产量受各种不同胁迫环境所局限，而盐害是其中最主要的灾害。高盐胁迫能刺激植株细胞中游离钙离子瞬时的上升，这种钙信号将被级联的蛋白磷酸化/去磷酸化所介导。蛋白激酶在植物盐胁迫信号转导中是一类关键因子。在拟南芥中，能与钙感应蛋白AtCBL4相互作用的AtCIPK24，是第一个被报道参与钙依赖性盐胁迫途径的蛋白激酶。因此，在水稻中分离和鉴定新的参与钙依赖性盐胁迫途径的蛋白激酶，将为研究提高水稻抗逆性提供理论基础。在本论文中，所取得的主要研究结果如下: 1.从水稻cDNA文库中克隆得到一个发育相关基因，氨基酸序列比较分析后发现它与水稻及拟南芥中的CIPKs家族具有较高的同源性，属于该家族成员，因此将此基因命名为OsCIPK31。为进一步研究基因功能，构建了OsCIPK31过量表达和RNAi抑制表达载体，利用农杆菌介导的水稻遗传转化方法来转化水稻，并获得了OsCIPK31过量表达和抑制表达的转基因植株。 2.在高盐条件下，与野生型对照相比，OsCIPK31过量表达转基因水稻植株萌发率降低，幼苗生长缓慢，表现出盐敏感性。相反地，OsCIPK31抑制表达转基因植株表现出对盐的耐性增强。作为对盐胁迫的应答，OsCIPK31抑制表达转基因植株积累了更多的脯氨酸和在茎中表现出更高的K+/Na+比。更进一步，一些作用于渗透调节和离子稳态的基因被发现在转基因植株中出现差异表达。因此，OsCIPK31基因在水稻盐胁迫中扮演一个负调节因子。 3.为了研究OsCIPK31与水稻中OsCBLs相互作用关系，构建了OsCIPK31全长和C端区域，以及水稻OsCBLs家族中的OsCBL1-7，利用酵母双杂交技术来检测相互作用关系。结果发现OsCIPK31的C端能与OsCBL3、6、7发生相互作用，进一步证明OsCIPK31可能是与钙感应蛋白CBLs相互作用来参与水稻中钙依赖性高盐应答途径。 4.本论文中另一个内容是关于水稻胚胎发育时期特异表达基因研究。为了研究水稻胚胎发育过程机理，挑选了8个在水稻胚胎不同发育时期特异表达候选基因，将它们分别转化水稻，得到过量表达转基因植株，后续结果尚待进一步研究观察。

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