甘蓝Open Stomata 1 (BolOST1)基因调节植物干旱胁迫应答反应分子机制的初步解析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunxiaoyan
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甘蓝(Brassica oleracea)作为最常见的蔬菜之一,在我国蔬菜供应中占有十分重要的地位。然而,各种逆境胁迫(如干旱、高盐)都严重影响甘蓝的产量和质量。脱落酸(Abscisic Acid,ABA)作为植物重要的逆境胁迫相关激素,在植物的生长发育以及逆境胁迫应答过程中具有非常重要的作用。前期的研究发现,改良植物ABA反应性状可以提高其抗逆性。近年来有关植物ABA信号应答早期环节的分子调控机制研究发现Sucrose non-fermenting1-related protein kinase subfamily2(SnRK2)型蛋白激酶具有十分重要的作用。之前的研究发现OPEN STOMATA1(OST1,也被称为SnRK2.6或SnRK2E)是植物响应ABA反应、干旱、高盐等逆境胁迫的关键调控因子之一,并且其活性调控模式与植物的抗逆性提高有着密切的联系。本研究以克隆得到的甘蓝OST1的同源基因BolOST1为研究对象开展研究。通过蛋白质与基因序列分析发现甘蓝BolOST1具有两个可变剪接体,分别命名为BolOST1-1和BolOST1-2(GenBank AccessionNos. KF577724and KF577725),其cDNA全长分别为1089nt和960nt。BolOST1-1和BolOST1-2分别由362和319个氨基酸组成,分子量分别为40.6kDa和35.6kDa,等电点分别为4.72和4.49。BolOST1-1和BolOST1-2都包含蛋白激酶活性结构域(位于N-末端)和ABAbox基序(位于C-末端),蛋白质结构序列与拟南芥OST1相似度最高。基因组织表达谱与逆境胁迫表达谱分析BolOST1在甘蓝幼叶和种子中表达量较高,干旱和高盐胁迫能够诱导其表达。亚细胞定位分析表明BolOST1定位于细胞核和细胞质中。转基因分析发现BolOST1能够回补拟南芥ost1突变体对干旱胁迫敏感的表型。体外蛋白激酶活性分析发现BolOST1-1和BolOST1-2具有蛋白激酶活性,能够磷酸化MBP (髓鞘碱性蛋白,myelin basic protein)和bZIP类转录因子ABA Insensitive5(ABI5)。荧光素酶互补(Firefly Luciferase Complementation)实验分析表明BolOST1能够与甘蓝bZIP型转录因子BolABI5(甘蓝ABI5同源蛋白)、A类PP2C型BolABI1(甘蓝ABI1同源蛋白)发生蛋白质-蛋白质相互作用。提高了ost1植物对干旱胁迫的耐受性,暗示BolOST1与植物抗旱性密切相关,参与植物干旱应答,正调控植物干旱胁迫信号转导。本研究结果初步表明甘蓝BolOST1具有蛋白激酶活性,参与正向调控植物干旱胁迫应答反应。鉴于BolOST1能够与BolABI5、BolABI1发生蛋白质-蛋白质相互作用,本研究结果同时表明其参与植物ABA早期应答中心环节的调控网络的各组分及其作用机制在拟南芥和甘蓝中很可能是高度保守的。
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