水稻磷信號重要因子OsPHO2的互作蛋白的鑒定和功能分析.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育必需的一種大量營養(yǎng)元素。但是自然界土壤中可供植物直接吸收利用的有效磷含量往往很低，限制了作物產(chǎn)量。因此研究植物缺磷響應基因的功能以及磷信號調(diào)控途徑網(wǎng)絡的分子機制十分重要，可以為將來培育磷高效品種提供理論基礎。PHO2編碼一個E2泛素聯(lián)結(jié)酶，并且作為磷饑餓響應信號途徑中的重要成員，間接負調(diào)控下游的幾個無機磷轉(zhuǎn)運體。但是對于其直接的作用蛋白，還缺乏了解。為了進一步了解PHO2蛋白在水稻中的功能，
　　本研究通過酵母雙雜

2、篩選水稻cDNA文庫的體系，以OsPHO2為誘餌蛋白，篩選到了若干個水稻PHO2蛋白的互作蛋白。其中包括GIGANTEA(OsGI)，一個調(diào)控開花的關(guān)鍵因子;以及兩個參與植物氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)的蛋白OsCP1和OsCP2(CP， CandidateProtein of OsPHO2 interaction partners，OsPHO2互作候選蛋白)。除了酵母雙雜(Y2H)的方法之外，本研究還采用了雙分子熒光互補(BiFC)試驗的方法，驗

3、證了OsGI，以及OsCP1和OsCP2與OsPHO2蛋白在植物細胞體內(nèi)確實存在相互作用，而且互作主要發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。對于pho2和gi突變體的表型分析，發(fā)現(xiàn)這兩個突變體具有相似的表型。比如突變體的植株生物量降低，比野生型矮小，葉片發(fā)生時間增加。pho2突變體在開花方面的表型，與gi突變體相似，表現(xiàn)為開花時間延遲，葉片中開花基因OsHd3a的表達隨著植株不斷生長，但仍持續(xù)地被顯著抑制。另一方面，gi突變體在地上部分超積累無機磷，對于不同

4、葉片中的無機磷含量的分析還表明，gi突變體中無機磷從老葉活化轉(zhuǎn)移至新葉的能力受阻，與pho2突變體類似。綜上所述，OsGI與OsPHO2的相互作用說明植物調(diào)控開花時間和維持磷穩(wěn)態(tài)的分子機制之間存在信號交流。酵母雙雜實驗結(jié)果表明只有水稻中的PHO2與OsCP1和OsCP2蛋白相互作用，而擬南芥中兩者不存在互作。酵母雙雜試驗還證實了OsPHO2的N端(aa1-633)是互作發(fā)生的區(qū)域，而C端的UBC結(jié)構(gòu)域即E2泛素聯(lián)結(jié)酶功能，并不參與和Os

5、CP1&2蛋白的相互結(jié)合。qRT-PCR分析數(shù)據(jù)顯示，在根中或葉片中，OsCP1和OsCP2的表達都不會受到外界磷濃度變化的影響，而是維持在一個相對穩(wěn)定的水平。另外，在OsCP1的超表達和RNAi株系中，葉中和根中的無機磷含量與野生型相比也沒有顯著差別。這些結(jié)果暗示OsPHO2與CP的互作可能并不參與磷信號調(diào)控。綜上所述，本研究對三個水稻PHO2蛋白的互作蛋白OsGI和OsCP1以及OsCP2，進行了鑒定和功能分析。結(jié)果暗示水稻磷信號的