玉米泛素延伸蛋白ZmERD16的基因克隆與功能分析.pdf

1、玉米是重要的糧、經、飼兼用作物。在世界糧食作物中其種植面積和總產鼙已超過水稻和小麥，處于所有作物之首。低溫、干旱、鹽堿等逆境條件嚴重影響玉米的質量和產量，其中水分脅迫是影響玉米產量最主要非生物脅迫因素之一。近年來研究發(fā)現(xiàn)，許多受水分脅迫影響的植物基因在響應多種脅迫中發(fā)揮著重要作用。發(fā)掘抗旱相關基因及研究抗旱基因在植物逆境信號轉導中的調控作用。對于提高水分利用率，節(jié)省水資源，減少干旱危害，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　

2、 ERD（early responsive to dehydration）基因是一類對水分脅迫做出快速應答的基因。Kiyosue等最先在擬南芥水分脅迫1小時后分離到16個ERD基因全長cDNA序列，其中包括一個泛素延伸蛋白AtERD16。泛素延伸蛋白可通過降解異常的蛋白而對植物細胞起保護作用。本研究以抗旱玉米自交系CN165為試材，克隆玉米中與擬南芥AtERD16基因序列同源的泛素延伸蛋白基因，命名為ZmERD16。通過生物信息學手段預

3、測該基因結構和序列特點：采用實時熒光定量PCR方法對ZmERD16進行表達譜分析；通過農桿菌轉化擬南芥對其進行功能的初步研究。
　　 主要研究結果如下：
　　 1.ZmERD16基因的克隆應用同源克隆技術從抗旱玉米自交系CN165中得到1個泛素延伸蛋白序列，與AtERD16基因序列高度相似，命名為ZmERD16。同時利用PCR方法得到了ZmERD16的基因組DNA序列3252bp和其上游啟動子序列2190bp。
　

4、　 2.ZmERD16的序列分析在線分析表明ZmERD16的開放閱讀框為390bp，編碼129個氨基酸，等電點pI為9.94，分子量為14.7582KD。ZmERD16蛋白包含1個泛素單體蛋白，其后融合了一個53個氨基酸的核糖體多肽，屬于ubiquitin/L40泛素延伸蛋白亞族。ZmERD16具有由4個外顯子3個內含子構成的基因組結構。
　　 3.同源性比對和進化樹分析ZmERD16蛋白與其他真核生物中的ubiquitin/

5、L40泛素延伸蛋白序列具有高度同源性。聚類分析將所聚類的植物分為單子葉植物、雙子葉植物和綠藻3類，此結果與生物進化有高度的相關性。
　　 4.亞細胞定何利用綠色熒光蛋白（GFP）融合蛋白技術來進行洋蔥表皮實驗，將ZmERDl6定位于細胞質和細胞核中。
　　 5.順式作用元件分析該基因的啟動子區(qū)域具有多個光應答、發(fā)育、激素、干旱、病害防御、真菌等脅迫應答元件。
　　 6.ZmERD16的表達譜分析利用實時熒光定量P

6、CR對ZmERD16的組織特異性和在不同脅迫條件下的表達譜進行分析，結果顯示ZmERD16在正常生長條件下玉米的雌穗、雄穗、幼胚、花絲、穗位葉、幼葉和根中均具有一定量的積累：ZmERD16受鹽、脫水、PEG、低溫、高溫、茉莉酸甲酯和水楊酸等多種脅迫的誘導表達，而不受ABA和類生長素處理誘導表達。
　　 7.ZmERD16基因轉化野生型擬南芥ZmERD16過表達影響了擬南芥的生長發(fā)育，轉基因株系的幼苗比野生型的幼苗明顯要小，且轉基