OsCOLE1及其互作蛋白OsCLIP參與胞內生長素轉運的分子機制研究.pdf

1、生長素是最重要的植物激素之一，在植物的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。生長素運輸過程是生長素相關研究中的熱點領域，其在生長素實現(xiàn)其生理效應的過程中發(fā)揮著決定性的作用。近年來，在生長素極性運輸機理及生理作用研究方面取得了大量的成果，但生長素在細胞內的運輸過程和運輸機制的研究，則鮮有報道，使得人們對于這一重要的植物生理過程仍知之甚少。株高是影響水稻產(chǎn)量的重要農藝性狀，我們從水稻RNAi突變體庫中獲得一個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OsCOLE1開展的一系列分子生物學研究表明：OsCOLE1為一類全新的生長素運輸調控蛋白質，其通過與OsCLIP(OsCOLE1-INTERACTION PROTEIN)的相互作用，介導液泡內的生長素向細胞質運輸?shù)纳磉^程，進而影響植物的生長發(fā)育過程。具體的研究結果如下：
　　1.構建并獲得OsCOLE1的RNAi與過表達轉基因植株，轉基因植株灌漿期至成熟期的表型差異表

3、明：OsCOLE1基因的過量表達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）的長度變長以及基部節(jié)間的自由IAA含量升高，引起成熟期莖稈第二節(jié)間細胞的長度變長和細胞壁木質化程度的削弱；而下調OsCOLE1基因的表達水平，則會引起相反的性狀變化。
　　2.對OsCOLE1進行的BLASTP比對結果表明：OsCOLE1為擬南芥中AtCOV1的同源蛋白質，二者具有72.5％的氨基酸序列一致性；COV1及其同源蛋白質在植物進

4、化過程中高度保守，這類蛋白質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。
　　3.OsCOLE1融合mCherry進行的亞細胞定位結果表明：OsCOLE1定位于水稻的液泡膜上。
　　4.利用OsCOLE1對水稻cDNA酵母雙雜交文庫篩選的結果表明：OsCOLE1與OsCLIP之間存在相互作用。對OsCLIP進行的BLASTP比對結果表明：OsCLIP及其同源蛋白質在序列相似性上存在顯著的植物種屬差異。對OsCL

5、IP的蛋白質跨膜結構預測結果表明：OsCLIP的蛋白質跨膜結構方式與擬南芥液泡膜定位的生長素運輸體AtWAT1高度相似，暗示其可能為一類生長素運輸體。利用OsCLIP融合eYFP進行的亞細胞定位結果表明：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實驗結果表明：OsCOLE1與OsCLIP之間的相互作用發(fā)生在兩類蛋白質的N末端。
　　6.利用酵母系統(tǒng)進行的外源IAA運輸實驗結果表

6、明：OsCLIP具有IAA運輸功能，且其運輸方式與AtWAT1類似；OsCOLE1與OsCLIP的共同表達可以顯著提升酵母的IAA吸收能力，暗示OsCOLE1可能具有調控OsCLIP運輸IAA的能力。
　　7.對已知的與OsCOLE1轉基因植株表型相關基因的表達水平檢測結果表明：OsCOLE1表達水平的變化，會引起內質網(wǎng)膜定位生長素運輸體編碼基因OsPIN5a，OsPIN8，OsPIN9與木質素合成相關基因OsPAL4，Os4CL