樟子松特有钙调素类蛋白PsCML1生理功能研究

摘要

许多野生植物携带抗旱、抗寒和抗盐碱等抗性基因，对农作物改良和增加农作物多样性极其重要，是农业育种的“基因库”，高通量和低成本的DNA和RNA测序技术极大地加快了这些基因的挖掘。首次对樟子松Pinus sylvestris L.var.mongolica Litv.（中国东北部的常绿松树）进行转录组分析，鉴定出一种新型的钙调素类蛋白编码基因PsCML1（Pinus sylvestris CALMODULIN-LIKE），在NCBI蛋白数据库中并未发现与PsCML1同源的蛋白，结果表明PsCML1是樟子松特异蛋白，对其生理功能进行研究。主要实验研究结果如下：
　　（1）对PsCML1蛋白结构域进行预测，结果显示其N-末端具有一个非胞质结构域、1个单跨膜结构域和在C-末端具有4个EF-Hand结构域（Ca2+结合结构域）。通过MicroCal ITC200等温滴定量热法分析，发现PsCML1蛋白的EF-Hand结构域确实可以与Ca2+结合。
　　（2）将PsCML1在烟草叶片中进行亚细胞定位，发现PsCML1定位于内质网。
　　（3）在拟南芥中异源表达PsCML1基因，发现PsCML1可以促进幼苗的生长，并可以增强转基因植物对盐胁迫和低Ca2+胁迫的抗性。通过统计PsCML1转基因植物和野生型根尖分生组织（Root Apical Meristem,RAM）的细胞数目和长度，发现转基因拟南芥的分生区显著长于野生型，分生区的细胞数目明显多于野生型，但是分生区细胞长度无显著差异，这表明PsCML1基因促进拟南芥根生长。
　　（4）因为细胞壁组分的生物合成与内质网中的蛋白质糖基化和活性氧稳态相关，采用Immunoblotting测定PsCML1对蛋白质糖基化的影响；采用H2O2特异探针二氢罗丹明（DHR）测定植物根的H2O2水平。结果显示PsCML1对拟南芥蛋白质糖基化无影响；PsCML1提高了植物H2O2水平，可能是由于H2O2含量的提高造成细胞壁组分的改变。
　　PsCML1蛋白的鉴定和生理功能的研究为日后野生植物特异抗性相关基因提供了理论依据。

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