收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水稻转化酶基因家族的进化及其在干旱胁迫下的表达调控

纪雪梅  
【摘要】:转化酶(EC 3.2.1.26)是蔗糖代谢中的关键酶,它催化蔗糖不可逆水解成葡萄糖和果糖。在高等植物中有两个不相关的基因家族参与合成转化酶的所有同功酶:酸性转化酶基因家族(位于细胞壁和液泡)和中性/碱性转化酶基因家族(被认为在细胞质中)。这里,以水稻品种IR64为材料确认了水稻的三组不同的转化酶基因:一个细胞壁组(OsCIN1-9),一个液泡组(OsVIN1-2)和两个古老的中性/碱性组(α组,OsNIN1-4;β组OsNIN5-8),并在基因序列分析的基础上推测出编码蛋白的亚细胞位置,同时在内元-外元结构、基因复制与丢失以及转录表达等多个方面系统研究了酸性转化酶和中性/碱性转化酶基因家族的进化。不同于结构相对保守的中性/碱性转化酶家族,酸性转化酶家族在进化过程中经历了多次内含子丢失,而且在转录上也显示了较大的时空表达的多样性。 本研究重点分析了酸性转化酶基因家族多样性的可能原因。合成果聚糖的酶被认为是由液泡转化酶进化而来,那么水稻的OsVIN1和OsVIN2是否都编码转化酶还是其中有一个基因编码可以合成果聚糖的果糖基转移酶?为此我们首先研究了这两个液泡转化酶基因。水稻不能积累果聚糖,然而果聚糖在一些相近的谷类作物(例如大麦和小麦)应对干旱胁迫的过程中发挥重要作用。因此,本研究对它们的酶学特性、蛋白序列的相关关系以及它们在干旱胁迫下的表达调控作了逐步的分析。在酵母Pichia pastoris中表达的重组蛋白OsVIN1和OsVIN2表现了对蔗糖以及棉子糖的葡糖基-果糖水解酶活性,OsVIN1还表现了对1-kestose、1,1-nystose以及inulin比较显著的果糖基-果糖水解酶活性。相反的,OsVIN2不具有果糖基-果糖水解酶活性,这一特性使得果聚糖积累成为可能。CLUSTALW分析的结果表明所有Pooideae的果聚糖果糖基转移酶和OsVIN2更相近,这一点进一步支持了上述观点。但是OsVIN1和OsVIN2均受干旱和ABA的诱导,而果聚糖果糖基转移酶1-SST(EC 2.4.1.99)却是受干旱和ABA的抑制。因此可以得出结论:在Pooideae范围内果聚糖的积累在进化上要求液泡转化酶家族在催化特性以及基因的表达调控方面都发生改变,水稻没有果聚糖是因为这些改变大都发生于Pooideae从水稻的原始祖先中分离出来之后。 细胞壁转化酶在高等植物碳水化合物的转运中发挥重要作用。在抽穗期我们对相关基因OsCIN1-9的组织特异性表达以及对干旱的敏感性进行了研究。OsCIN1-5,8在剑叶、主穗、花药和穗颈中都有程度不同的表达。没有一个基因在剑叶中表现对干旱的敏感性,然而所有基因的表达在花药和穗颈中都显著地受干旱胁迫抑制,并且受到复水诱导。这一点充分显示了转化酶基因,作为一类基因,在库组织中表达时,对干旱胁迫的反应具有很大的保守性。这里,通过real-timeRT-PCR和RNA原位杂交等分子生物学方法对穗颈组织中的转化酶基因作了进一步深入的研究。结果显示在所有受干旱胁迫抑制的细胞壁转化酶基因中,只有OsCIN2,这一在穗颈伸长的过程中最早被关闭的一个转化酶基因,和穗颈伸长紧密相关。因此可以得出结论:干旱胁迫和细胞壁转化酶基因表达下调所引起的同化物向花药以及穗颈等组织的分配受阻密切相关。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邢少辰;陈芳远;;杂交稻同核异质不育系的同工酶与遗传鉴定[J];广西农业生物科学;1993年04期
2 董健;杨弘远;;水稻胚囊超微结构的研究[J];Journal of Integrative Plant Biology;1989年02期
3 陈巍,罗金葵,尹晓明,贾莉君,张攀伟,沈其荣;硝酸盐在两个小白菜品种体内的分布及调配[J];中国农业科学;2005年11期
4 黄明星;;水稻倒伏的防止及补救措施[J];农村实用科技信息;1997年06期
5 王延枝,李如亮,赵芳,毕明,李松;水稻液泡膜H~+-ATPase的分离纯化及生化性质研究[J];武汉大学学报(自然科学版);1995年06期
6 张可喜;;日本开发出抗稻瘟病水稻[J];农药市场信息;2000年12期
7 黄明星;;防止水稻倒伏及补救措施[J];农村科学实验;2000年08期
8 柯庆明;梁康迳;朱燕;肖美秀;林文雄;;基因型与环境互作对食用稻米重金属积累特性遗传相关性的影响研究[J];中国生态农业学报;2006年01期
9 陆家安;万常炤;邹馥梅;范洪良;施文武;;水稻条纹叶枯病抗性的遗传[J];上海农业学报;1990年04期
10 张志胜;卢永根;刘向东;冯九焕;;水稻小孢子形成和发育过程中胼胝质的动态变化(英文)[J];作物学报;2007年08期
11 欧立军;陈觉梁;黄光文;陈良碧;;三系不育系水稻叶绿体DNA遗传多态性研究[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2007年S1期
12 魏麟;佘朝文;伍贤进;刘胜贵;蒋向辉;李胜华;刘良科;;水稻向重力性突变体与野生型农艺性状的比较[J];湖北农业科学;2006年06期
13 王波;赖涛;贾莉君;沈其荣;;两个生菜基因型根系液泡硝酸盐调动与植株生长的关系[J];土壤学报;2008年03期
14 王雅英;吕丹;魏冬梅;林文雄;田惠桥;;水稻花药发育过程中腺苷三磷酸酶的分布[J];植物生理与分子生物学学报;2006年01期
15 黄光文;陈觉梁;欧立军;卢向阳;陈良碧;;光敏核不育水稻农垦58S与其衍生不育系的叶绿体DNA的比较(英文)[J];植物生理与分子生物学学报;2006年03期
16 金晓玲;陶志坚;贾捷;何新霞;金由辛;;水稻线粒体tRNA~(Trp)的种属特异性氨酰化[J];科学通报;2006年07期
17 莫凡;王传之;朱永智;徐建;;反义RNA在水稻遗传育种研究中的应用[J];广东农业科学;2008年04期
18 孔妤;王忠;顾蕴洁;熊飞;陈刚;韩鹰;;乙烯利诱导水稻根内通气组织形成的研究[J];中国水稻科学;2009年01期
19 夏快飞;梁承邺;叶秀粦;张明永;;温敏雄性不育水稻培矮64S花药发育过程中钙的变化(英文)[J];热带亚热带植物学报;2009年03期
20 王爱荣;刘向国;赵旭;鲁国东;;水稻腈水解酶家族的生物信息学分析[J];中国农学通报;2009年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘传平;李芳柏;刘新铭;王世华;;叶面施用两种硅溶胶抑制水稻籽粒Cd吸收及其机理研究[A];第四次全国土壤生物和生物化学学术研讨会论文集[C];2007年
2 段俊;张伟;刘夏;张美;符稳群;吴克强;;水稻组蛋白脱乙酰化酶基因的功能初探[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年
3 徐志平;潘云枫;王国金;侯建坤;;水稻种传病害发生规律及其控制技术[A];江苏省植物病理学会第九届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];1999年
4 宋平;曹显祖;梁建生;吴永宏;;水稻幼芽膜上GAs专一结合位点研究初报[A];第一届全国青年作物栽培作物生理学术会文集[C];1993年
5 廖金凤;;海南省水稻中微量元素含量[A];中国化学会第六届全国微量元素研究和进展学术研讨会论文集[C];2004年
6 赵建华;王应;贺存;罗效良;;水稻长效专用肥试验示范效果[A];第五届全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会论文集[C];2005年
7 张启发;;中国科学家阐明BoroⅡ型水稻细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理[A];第二届热带亚热带植物资源的遗传多样性与基因发掘利用研讨会论文集[C];2006年
8 张瑛;宣红;佘德红;吴跃进;;水稻种子高温高湿人工加速老化实验方法研究[A];2009年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2009年
9 刘华林;吕亮;张舒;丁振华;董金梅;文佳;牛林;;水稻抗性品种对褐飞虱自然诱发抗性的研究[A];华中昆虫研究(第6卷)[C];2010年
10 杨文钰;马均;杨世民;袁继超;;杂交稻施用赤霉素双增技术的理论和应用[A];第一届全国青年作物栽培作物生理学术会文集[C];1993年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 纪雪梅;水稻转化酶基因家族的进化及其在干旱胁迫下的表达调控[D];中国农业科学院;2005年
2 鲁振强;水稻APX与CAT同工酶的功能特性及其与盐胁迫关系的研究[D];东北林业大学;2005年
3 郎有忠;水稻高产株型有关重要性状的产量生理研究[D];扬州大学;2004年
4 祁碧菽;水稻Ca~(2+)/H~+反向转运体OsCAX3的功能、表达特性及调控序列研究[D];中国农业大学;2005年
5 刘洪家;水稻不定根发生基因ARL1的克隆与功能分析[D];浙江大学;2005年
6 程玉祥;水稻NADP-苹果酸酶与逆境关系的研究[D];东北林业大学;2005年
7 姚凤梅;气候变化对我国粮食产量的影响评价[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
8 李永夫;水稻适应低磷胁迫的营养生理机理研究[D];浙江大学;2006年
9 刘红艳;水稻水孔蛋白与钾通道协同调控及参与种子萌发[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2006年
10 刘学群;水稻红莲型细胞质雄性不育候选基因的筛选与恢复基因的精细定位[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张文虎;关于稻麦糊粉层发育的研究[D];扬州大学;2008年
2 李文丽;水稻脆性突变体的鉴定和水稻早代稳定的遗传分析[D];四川农业大学;2004年
3 孙星学;水稻(Oryza sativa L.)可溶性糖蛋白的纯化与鉴定研究[D];东北林业大学;2005年
4 杨柏明;短芒大麦钠质子逆向转运蛋白基因表达载体的构建及水稻遗传转化的初步研究[D];吉林大学;2005年
5 孟宪梅;水稻若干形态、生理指标与品种抗旱性关系的研究[D];安徽农业大学;2003年
6 方军;转HVA1基因水稻的鉴定及其快繁殖体系的建立[D];南京农业大学;2003年
7 俞伟伟;水稻半不育性的遗传分析[D];南京农业大学;2003年
8 吴桂成;水稻超高产栽培途径的初步研究[D];扬州大学;2007年
9 郝文媛;水稻高效受体系统的建立及两种遗传转化方法的研究[D];吉林农业大学;2003年
10 魏峰;水稻剑叶主要光合参数衰退进程的研究[D];南京农业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗昌爱;海南种水稻更保险了[N];人民日报;2008年
2 王兰;吉林水稻市场价格走势比较稳定[N];粮油市场报;2004年
3 本报驻联合国记者 严恒元;全球水稻生产浮现“赤字”危机[N];经济日报;2004年
4 记者 范建;我国率先克隆出水稻功能基因[N];科技日报;2003年
5 本报记者 宋逊风;德农效应引起业界关注[N];农民日报;2003年
6 毛国强;水稻温室育秧技术[N];楚雄日报(汉);2007年
7 通讯员 苏丽菊;巍山强化水稻重大病虫害防治措施[N];大理日报(汉);2007年
8 胡春龙;亩均增效30至50元[N];金华日报;2007年
9 何晔 首席记者 王森;我市召开水稻机械插秧演示会[N];盘锦日报;2006年
10 邹渠;小春粮食:可望实现连续4年增产 大春水稻:仍有500万亩等水栽插[N];四川日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978