水稻戊糖磷酸途径两个关键酶基因的克隆与功能分析

摘要

水稻戊糖磷酸途径两个关键酶基因的克隆与功能分析戊糖磷酸途径(PPP：)是植物体中糖代谢的重要途径.葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH：)和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGDH：)是戊糖磷酸途径的两个关键酶(或称限速酶)，它们都是细胞核基因编码的产物，广泛存在于高等植物的细胞质和质体中。由于生长发育的需要或为了适应环境的不断变化，植物必须对这个代谢途径进行精细的调节。目前，已经从拟南芥、烟草、马铃薯和菠菜等不同植物中分别克隆到细胞质和质体的G6PDH或6PGDH基因。 根据质体G6PDH的氨基酸差异和蛋白免疫特性的不同，质体的G6PDH可分为P1和P2两类。分别以拟南芥质体G6PDH基因(登录号：AY099561)和水稻胞质Os6PGDH1(登录号：AF486280)的氨基酸序列为信息探针，利用BLAST软件搜索水稻基因组数据库，发现与之同源的水稻基因组序列，经过FGENESH程序分析和拼接得到了水稻质体G6PDH和质体6PGDH基因的cDNA序列。进一步采用RT-PCR的方法从水稻幼苗中分离得到了水稻质体G6PDH和质体6PGDH基因的cDNA克隆。通过与其对应的基因组序列比较，发现水稻G6PDH和6PGDH基因在基因组结构上存在很大差异。结合对双子叶模式作物拟南芥G6PDH和6PGDH基因的结构和进化分析结果，认为高等植物G6PDH和6PGDH基因在进化方式上截然不同。 采用半定量RT-PCR方法比较了OsG6PDHs和Os6PGDHs在水稻不同组织的表达特性。为了进一步研究戊糖磷酸途径在植物对不同环境胁迫应答反应过程中的作用，利用半定量RT-PCR方法测定了OsG6PDH1、OsG6PDH2、Os6PGDH1和Os6PGDH2等四个基因在高盐、低温、干旱和ABA胁迫下水稻幼苗中的转录水平。结果发现在这些非生物胁迫下6PGDH的活性显著增强，而G6PDH的活性几乎保持不变，这与G6PDH、6PGDH基因在这些胁迫下的转录水平的变化趋势相似。结果表明水稻的戊糖磷酸途径可能参与植物对非生物胁迫的应答反应，其中6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGDH)对提高戊糖磷酸途径的效率起决定作用.

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第一部分文献综述

第一章植物戊糖磷酸途径及两个关键酶的研究进展

1植物戊糖磷酸途径

2植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶

3植物6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

4研究展望

第二章植物抗非生物胁迫的分子机理

1植物抗氧化系统

2平衡体系的重建

3应答调控分子

第二部分研究报告

第三章水稻戊糖磷酸途径两个关键酶基因的克隆与功能分析

1.实验材料

2.实验方法

3结果与分析

3结果与分析 3.1 OsG6PDH2的克隆与序列分析

3结果与分析 3.2 Os6PGDH2的克隆与序列分析

3结果与分析 3.3 OsG6PDHs与Os6PGDHs基因组结构和启动子分析

3结果与分析 3.4 OsG6PDHs和Os6PGDHs的表达特性

3结果与分析 3.5水稻幼苗G6PDH和6PGDH酶活性的变化

4讨论

全文结论

参考文献

附录

致谢

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