大豆乙烯受體基因的克隆及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的研究.pdf

1、乙烯作為一種植物激素，影響植物各種生理代謝過程。近年來，人們在擬南芥(Arabidopsisthaliana)中分離出幾類與乙烯反應(yīng)相關(guān)的突變體，包括乙烯不敏感突變體(ethylene-insensitive，EIN)、抗乙烯突變體(ethylene-resistant，ETR)和組成型“三重反應(yīng)”突變體(constitutivetripleresponse，CTR)等，對這些突變體的研究使人們更加深入的了解到乙烯信號途徑對植物發(fā)育等方

2、面的影響。乙烯受體是植物體內(nèi)一類感受和傳遞乙烯信號的蛋白，植物組織成熟、衰老等過程與乙烯信號傳導(dǎo)途徑及乙烯受體相關(guān)。乙烯受體廣泛參與植物生長發(fā)育及各種逆境脅迫反應(yīng)的調(diào)控，在植物應(yīng)對環(huán)境刺激中發(fā)揮了非常重要的作用。目前對乙烯信號途徑及乙烯受體的研究主要集中在擬南芥、番茄和煙草等模式植物中，但對大豆相關(guān)基因的研究還較少。
　　 本研究通過同源克隆的方法，根據(jù)擬南芥的已知乙烯受體序列(AtERS1，AtETR1，AtETR2和AtEI

3、N4)從大豆基因文庫中找到8個同源基因(GmERS1-1，GmERS1-2,GmEIR1-1,GmETR1-2,GmETR2-1,GmETR2-2,GmEIN4-1和GmEIN4-2)，對這8個大豆乙烯受體基因的序列進化關(guān)系，表達(dá)特性，相關(guān)信號途徑進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)果如下：
　　 植物乙烯受體基因進化樹分析結(jié)果表明乙烯受體被分為兩個亞家族Ⅰ和Ⅱ，每一個亞家族被進一步分為4個組。對擬南芥和大豆中乙烯受體蛋白結(jié)構(gòu)進

4、行分析，結(jié)果表明在亞家族Ⅰ中，大豆和擬南芥的乙烯受體具有類似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而在亞家族Ⅱ中，大豆和擬南芥的乙烯受體蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)存在一定的差異。通過Real-TimePCR方法對不同非生物脅迫條件下（茉莉酸甲酯、乙烯利、脫落酸、高鹽、干旱、低溫和傷害）擬南芥和大豆的乙烯受體的基因表達(dá)特性進行了分析，結(jié)果顯示每個乙烯受體基因表達(dá)模式都不相同，通過比較大豆與擬南芥同源基因的表達(dá)特性，發(fā)現(xiàn)擬南芥中EIN4基因?qū)σ蚁┨幚肀憩F(xiàn)為下調(diào)，而大豆中每個小組中

5、都有一個受體基因?qū)σ蚁┓磻?yīng)下調(diào)：另外，AtETR1和所有的大豆受體基因表達(dá)受到鹽脅迫的抑制。蛋白結(jié)構(gòu)分析顯示乙烯受體具有跨膜域，亞細(xì)胞定位結(jié)果證明乙烯受體定位在質(zhì)膜上。
　　 為了研究大豆乙烯受體相關(guān)信號途徑，據(jù)相關(guān)報道，從大豆中克隆TPR(tetratricopeptiderepeatprotein)蛋白GmTPR，并通過BiFC和酵母雙雜交實驗證明GmTPR蛋白與GmERS1-1、GmERS1-2和GmETR1-1能夠相互作

6、用。已知大豆中抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子GmDREB5能夠與GmTPR互作而與GmERS1-1和GmERS1-2無互作關(guān)系，通過使用三雜交載體在酵母體內(nèi)在證明TPR存在時這兩個乙烯受體與GmDREB5可互作，實驗說明GmTPR可以介導(dǎo)乙烯受體和其他蛋白互作，從而將乙烯信號向下游傳導(dǎo)。
　　 綜上，通過對大豆乙烯受體的初步研究，明確乙烯受體除了參與乙烯反應(yīng)外還參與其它逆境、激素響應(yīng)等信號途徑，同時發(fā)現(xiàn)了大豆乙烯信號途徑的新的機制，為研究大豆