OsCOLE1及其互作蛋白OsCLIP參與胞內(nèi)生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制研究.pdf

1、生長(zhǎng)素是最重要的植物激素之一，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。生長(zhǎng)素運(yùn)輸過(guò)程是生長(zhǎng)素相關(guān)研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域，其在生長(zhǎng)素實(shí)現(xiàn)其生理效應(yīng)的過(guò)程中發(fā)揮著決定性的作用。近年來(lái)，在生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸機(jī)理及生理作用研究方面取得了大量的成果，但生長(zhǎng)素在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸過(guò)程和運(yùn)輸機(jī)制的研究，則鮮有報(bào)道，使得人們對(duì)于這一重要的植物生理過(guò)程仍知之甚少。株高是影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀，我們從水稻RNAi突變體庫(kù)中獲得一個(gè)植株矮化和生育期提前的突變體，經(jīng)鑒定是由

2、于OsCOLE1(OsCOV-LIKE1)基因沉默所引起。對(duì)OsCOLE1開(kāi)展的一系列分子生物學(xué)研究表明：OsCOLE1為一類全新的生長(zhǎng)素運(yùn)輸調(diào)控蛋白質(zhì)，其通過(guò)與OsCLIP(OsCOLE1-INTERACTION PROTEIN)的相互作用，介導(dǎo)液泡內(nèi)的生長(zhǎng)素向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸?shù)纳磉^(guò)程，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。具體的研究結(jié)果如下：
　　1.構(gòu)建并獲得OsCOLE1的RNAi與過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株，轉(zhuǎn)基因植株灌漿期至成熟期的表型差異表

3、明：OsCOLE1基因的過(guò)量表達(dá)可使水稻灌漿期的株高增高、莖稈基部節(jié)間（包括第一和第二節(jié)間）的長(zhǎng)度變長(zhǎng)以及基部節(jié)間的自由IAA含量升高，引起成熟期莖稈第二節(jié)間細(xì)胞的長(zhǎng)度變長(zhǎng)和細(xì)胞壁木質(zhì)化程度的削弱；而下調(diào)OsCOLE1基因的表達(dá)水平，則會(huì)引起相反的性狀變化。
　　2.對(duì)OsCOLE1進(jìn)行的BLASTP比對(duì)結(jié)果表明：OsCOLE1為擬南芥中AtCOV1的同源蛋白質(zhì)，二者具有72.5％的氨基酸序列一致性；COV1及其同源蛋白質(zhì)在植物進(jìn)

4、化過(guò)程中高度保守，這類蛋白質(zhì)在氨基酸序列同源性上，存在顯著的N端變異而C端保守的特點(diǎn)。
　　3.OsCOLE1融合mCherry進(jìn)行的亞細(xì)胞定位結(jié)果表明：OsCOLE1定位于水稻的液泡膜上。
　　4.利用OsCOLE1對(duì)水稻cDNA酵母雙雜交文庫(kù)篩選的結(jié)果表明：OsCOLE1與OsCLIP之間存在相互作用。對(duì)OsCLIP進(jìn)行的BLASTP比對(duì)結(jié)果表明：OsCLIP及其同源蛋白質(zhì)在序列相似性上存在顯著的植物種屬差異。對(duì)OsCL

5、IP的蛋白質(zhì)跨膜結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果表明：OsCLIP的蛋白質(zhì)跨膜結(jié)構(gòu)方式與擬南芥液泡膜定位的生長(zhǎng)素運(yùn)輸體AtWAT1高度相似，暗示其可能為一類生長(zhǎng)素運(yùn)輸體。利用OsCLIP融合eYFP進(jìn)行的亞細(xì)胞定位結(jié)果表明：OsCLIP與OsCOLE1共定位于水稻的液泡膜上。
　　5.分裂泛素酵母雙雜交及BiFC實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：OsCOLE1與OsCLIP之間的相互作用發(fā)生在兩類蛋白質(zhì)的N末端。
　　6.利用酵母系統(tǒng)進(jìn)行的外源IAA運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

6、明：OsCLIP具有IAA運(yùn)輸功能，且其運(yùn)輸方式與AtWAT1類似；OsCOLE1與OsCLIP的共同表達(dá)可以顯著提升酵母的IAA吸收能力，暗示OsCOLE1可能具有調(diào)控OsCLIP運(yùn)輸IAA的能力。
　　7.對(duì)已知的與OsCOLE1轉(zhuǎn)基因植株表型相關(guān)基因的表達(dá)水平檢測(cè)結(jié)果表明：OsCOLE1表達(dá)水平的變化，會(huì)引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜定位生長(zhǎng)素運(yùn)輸體編碼基因OsPIN5a，OsPIN8，OsPIN9與木質(zhì)素合成相關(guān)基因OsPAL4，Os4CL