玉米OWL1在擬南芥中的功能分析及互作蛋白篩選.pdf

1、氣孔是陸生植物與外界環(huán)境之間CO2和O2交換、調(diào)控植物水分散失的主要通道。單、雙子葉植物中氣孔形態(tài)存在很大差異。雙子葉植物擬南芥氣孔發(fā)育過程及分子調(diào)控機(jī)制已相對清楚，但單子葉植物玉米氣孔發(fā)育過程及分子調(diào)控機(jī)制研究只有少數(shù)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的玉米氣孔突變體owl1(Overly-lowWaterLoss1)中氣孔副衛(wèi)細(xì)胞不能形成且保衛(wèi)細(xì)胞發(fā)育異常。該突變體材料提供了一個(gè)良好的研究保衛(wèi)細(xì)胞和副衛(wèi)細(xì)胞命運(yùn)決定和起始的系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)分析單、雙

2、子葉植物氣孔發(fā)育差異的機(jī)制具有重要意義。
　　本研究對蛋白ZmOWL1和AtOWL1氨基酸序列分析表明兩者在C-末端和中段序列存在差異，說明基因ZmOWL1和AtOWL1在氣孔演化過程因其序列的不同和多態(tài)性的變化，可能導(dǎo)致單、雙子葉植物中氣孔形態(tài)上的差異。為探究氣孔發(fā)育基因的多態(tài)性和氣孔復(fù)合體形成是否存在關(guān)系，將玉米里控制氣孔發(fā)育的基因ZmOWL1轉(zhuǎn)到擬南芥中，發(fā)現(xiàn)Col-0背景下35S::ZmOWL1轉(zhuǎn)基因植株的子葉、蓮座片上都

3、出現(xiàn)許多小的氣孔前體細(xì)胞，氣孔成簇、密度增加；部分保衛(wèi)細(xì)胞不正常，一些表皮細(xì)胞發(fā)生變化。Col-0背景下35S::ZmOWL1和35S::AtOWL1轉(zhuǎn)基因植株表型不同。暗示ZmOWL1超表達(dá)在擬南芥氣孔發(fā)育中與AtOWL1有部分類似功能，但也有特異性。擬南芥Atowl1(-/-)背景下35S::ZmOWL1轉(zhuǎn)基因植株，能完成生活史，開花但不能結(jié)果莢，說明ZmOWL1只能部分回補(bǔ)擬南芥Atowl1(-/-)表型，暗示ZmOWL1在擬南芥

4、中，部分類似于AtOWL1在雙子葉植物擬南芥控制氣孔發(fā)育過程。
　　玉米蛋白ZmOWL1屬于bHLH類轉(zhuǎn)錄因子，需要自身或與其他蛋白形成同源或異源二聚體行使功能。因此與玉米 ZmOWL1互作的蛋白，可能也是參與調(diào)控玉米氣孔發(fā)育的潛在蛋白。我們利用Clone Miner II酵母雙雜系統(tǒng)，篩選與玉米ZmOWL1互作的蛋白。已篩得103個(gè)陽性斑，測序分析發(fā)現(xiàn)有46個(gè)可能與玉米OWL1互作的蛋白。這些蛋白分為以下幾類：光反應(yīng)有關(guān)蛋白、鐵