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水稻是世界上重要粮食作物,水稻的生长和发育过程中会受到各种生物的和非生物逆境胁迫的影响,造成其产量和品质的下降。植物(作物)自身进化出了一套复杂的防御机制,以减少各种逆境对其造成的损害。钙依赖蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases, CDPKs)是植物中一种Ca2+结合蛋白,参与植物响应逆境胁迫。本实验室前期研究工作发现,水稻CDPK家族成员之一的OsCPK9在响应干旱、渗透胁迫和稻瘟病侵染中发挥重要调控作用。为了进一步明确OsCPK9基因在水稻应答生物和非生物胁迫中的分子机制,本研究对OsCPK9互作蛋白进行了筛选和验证。主要研究内容和研究结果如下:
(1)成功构建了带有2×HA标签的OsCPK9基因过表达载体pCAMBIA1304-OsCPK9-2×HA,并且通过农杆菌介导,转入野生型水稻日本晴中,获得了OsCPK9-2×HA过表达的转基因水稻株系。
(2)筛选T1代OsCPK9-2×HA过表达转基因水稻阳性植株,提取叶片组织总蛋白,利用免疫共沉淀技术联合生物质谱筛选OsCPK9的互作蛋白,将获得的蛋白质借助生物信息学分析方法,从中初步筛选出了26个候选互作蛋白。
(3)应用酵母双杂交技术,将部分候选蛋白与OsCPK9及其截短片段进行互作验证,确定了OsSDR110C-MI4可与OsCPK9蛋白的可变域、激酶域、可变域+激酶域有明显的相互作用。
(4 )利用双分子荧光互补的方法,在烟草表皮细胞中验证OsCPK9与OsSDR110C-MI4的相互作用。
(5)通过荧光定量RT-PCR实验,分析了在ABA、PEG、H2O2和NaCl等处理下,OsCPK9、OsCPK19和OsAPIP6基因在水稻根、茎、叶的表达变化。发现在PEG和NaCl处理下,OsCPK19和OsAPIP6两个基因和OsCPK9基因的表达具有相似的变化趋势,推测在干旱和盐胁迫下OsCPK9与OsCPK19、OsAPIP6可能参与同一生物学过程。
以上研究结果为进一步探明OsCPK9基因参与植物逆境胁迫耐受性的分子机制提供了参考。
(1)成功构建了带有2×HA标签的OsCPK9基因过表达载体pCAMBIA1304-OsCPK9-2×HA,并且通过农杆菌介导,转入野生型水稻日本晴中,获得了OsCPK9-2×HA过表达的转基因水稻株系。
(2)筛选T1代OsCPK9-2×HA过表达转基因水稻阳性植株,提取叶片组织总蛋白,利用免疫共沉淀技术联合生物质谱筛选OsCPK9的互作蛋白,将获得的蛋白质借助生物信息学分析方法,从中初步筛选出了26个候选互作蛋白。
(3)应用酵母双杂交技术,将部分候选蛋白与OsCPK9及其截短片段进行互作验证,确定了OsSDR110C-MI4可与OsCPK9蛋白的可变域、激酶域、可变域+激酶域有明显的相互作用。
(4 )利用双分子荧光互补的方法,在烟草表皮细胞中验证OsCPK9与OsSDR110C-MI4的相互作用。
(5)通过荧光定量RT-PCR实验,分析了在ABA、PEG、H2O2和NaCl等处理下,OsCPK9、OsCPK19和OsAPIP6基因在水稻根、茎、叶的表达变化。发现在PEG和NaCl处理下,OsCPK19和OsAPIP6两个基因和OsCPK9基因的表达具有相似的变化趋势,推测在干旱和盐胁迫下OsCPK9与OsCPK19、OsAPIP6可能参与同一生物学过程。
以上研究结果为进一步探明OsCPK9基因参与植物逆境胁迫耐受性的分子机制提供了参考。