玉米負(fù)重力性生長(zhǎng)相關(guān)基因LAZY1的克隆及功能分析.pdf

1、植物體的負(fù)向地性生長(zhǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，它在保持植株的株型，減輕倒伏的危害并提高種子的產(chǎn)量等方面具有重要的作用。盡管人們對(duì)植物體重力向性生長(zhǎng)的機(jī)制研究取得了很多的進(jìn)展，但是該過(guò)程的具體機(jī)制還不明了。玉米lazyl突變體在胚芽鞘時(shí)期負(fù)地性生長(zhǎng)能力部分缺失，但是在形成成熟個(gè)體后，則完全失去負(fù)重力生長(zhǎng)能力。與野生型相比，突變體的胚芽鞘中生長(zhǎng)素分布狀態(tài)發(fā)生變化，但是重力感受細(xì)胞中的淀粉體形態(tài)正常，因此LAZYl可能在重力信號(hào)傳導(dǎo)途徑中具有重要

2、的作用。對(duì)LAZYl的克隆與分子功能研究，具有重要的理論與實(shí)踐意義。
　　 通過(guò)同源性分析，本研究發(fā)現(xiàn)玉米負(fù)地性生長(zhǎng)缺失突變體lazyl-1與lazyl-2，都在基因位點(diǎn)(LOC100276689)處發(fā)生缺失突變且該位點(diǎn)的基因與水稻LAZYl基因同源。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)結(jié)果表明，LAZYl只存在于植物界且在N端含有一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。通過(guò)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)及亞細(xì)胞定位分析表明，LAZYl蛋白只存在于植物界中，且定位于細(xì)胞膜與細(xì)胞核上。

3、>　　 酵母雙雜交篩選與LAZY1互作蛋白的結(jié)果表明，LAZY1和參與生長(zhǎng)素響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄抑制因子AUX/IAA家族成員發(fā)生互作。AUX/IAAs家族是生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)下游基因表達(dá)的重要成員，可以與轉(zhuǎn)錄激活因子ARFs(AuxinResponseFactors)形成異源二聚體。生長(zhǎng)素與受體泛素連接酶SCFRIR1結(jié)合后，促使轉(zhuǎn)錄抑制因子AUX/IAAs的泛素化降解，釋放出ARFs進(jìn)而啟動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá)。LAZY1的功能缺失，可能影響到該途徑中的

4、重要環(huán)節(jié)，使受生長(zhǎng)素特異性調(diào)節(jié)的基因表達(dá)異常，影響植株的重力反應(yīng)過(guò)程。另外，與LAZY1發(fā)生互作的蛋白質(zhì)還有類(lèi)蛋白激酶C蛋白和鈣周邊蛋白結(jié)合蛋白。蛋白激酶C是一種在磷酸肌醇信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮重要作用的組分，該激酶的激活需要鈣離子以及膜脂DAG的參與，當(dāng)DAG在質(zhì)膜中出現(xiàn)時(shí)，胞質(zhì)溶膠中的蛋白激酶C被結(jié)合到質(zhì)膜上，然后在Ca2+的作用下被激活。鈣周邊蛋白結(jié)合蛋白也是一種和Ca2+信號(hào)相關(guān)的蛋白，可能參與Ca2+依賴(lài)性的泛素化途徑。有研究證明