棉花CCCH型锌指蛋白GhZFP1的功能鉴定和拟南芥SRZFP亚家族成员功能初探

【摘要】： 植物在胁迫条件下一些基因被诱导表达,并通过直接或间接的方式调控下游靶基因的表达,从而在提高植物抗逆性中发挥重要作用。因此,研究在适应胁迫过程中重要基因的表达调控及生物学功能对了解植物在逆境条件下的响应和适应机制是十分必要的。锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的具有典型锌指结构特征的超蛋白家族,几乎参与了生物体生长发育的各个阶段,一些与逆境相关的植物锌指蛋白相继被人们发现和研究。但与逆境胁迫相关的植物CCCH型锌指蛋白尚少有报道。 本文对从盐诱导棉花幼苗叶片cDNA文库中差异筛选法筛到的棉花CCCH型锌指蛋白锌指蛋白基因GhZFP1的生物学功能及其作用机理进行了初步研究,同时对拟南芥中一类CCCH型锌指蛋白亚家族(SRZFP亚家族)的部分成员进行了表达分析。主要结果如下: 1、同野生型相比,转基因烟草能在200,300mM NaCl条件下正常生长,生长势、根长及鲜重明显好于野生型。转基因植株的Fv/Fm明显高于野生型植株,说明转GhZFP1基因的烟草能够维持较高的光化学效率。因此,GhZFP1的过量表达能够提高转基因烟草的耐盐能力。 经过200mM NaCl处理后,转基因植株的K+/Na+比明显高于野生型植株,尤其是体内积累的Na+离子含量要小于野生型植株。其地上部K+/Na+比要大大高于野生型植株。说明GhZFP1的过量表达抑制了盐胁迫下有害Na+的积累。转基因烟草植株活体接种立枯菌(Rhizoctonia solani)后,相比野生型其发病速度较慢死亡率较低,表明GhZFP1的过量表达能够提高转基因烟草的抗病能力。 2、通过酵母双杂交试验我们筛选到9个与GhZFP1 N-端相互作用的靶蛋白。YFP双分子荧光互作检验结果表明GhZFP1与GZIRD21A和GZIPR5确实存在互作关系。对GZIRD21A和GZIPR5进行表达分析,表明GZIRD21A的表达受PEG和SA诱导, GZIPR5的表达受NaCl和SA诱导,诱导表达模式与GhZFP1的表达模式十分相似,说明它们可能在响应不同的生物和非生物胁迫中形成蛋白复合物而发挥重要作用。 3、GhZFP1与GZIRD21A和GZIPR5的相互作用结构域的鉴定实验表明,GhZFP1缺失体与GZIRD21A和GZIPR5的相互作用具有一定的特异性,进一步确定相互作用的最小范围,还需要构建更多的GhZFP1缺失体。 4、通过Genevestigator上的芯片数据分析和RT-PCR实验表明拟南芥SRZFP亚家族的基因在胁迫处理条件下表达发生变化。对其三个成员的启动子分析表明他们在时空表达上具有一定的差异性。盐胁迫条件下的萌发实验说明AT2G19810可能负调节种子萌发过程中的耐盐性。