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ABA在植物发育和环境胁迫中起重要的调节作用,脂氧合酶LOX在种子萌发和幼苗生长发育上有重要作用,CPR5是最初在筛选抗病突变体中鉴定的基因,越来越多的研究发现CPR5与其它的信号途径间存在复杂的相互作用,但是CPR5在LOX途径及ABA途径中的具体作用还不清楚。本研究主要介绍CPR5在LOX途径及ABA途径中的生物学功能,取得的主要结果如下:
1、RT-PCR检测CPR5基因在拟南芥不同组织和器官中表达水平,结果表明该基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,且叶片中表达最高。这与利用CPR5基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果相一致;CPRS-GFP转化植物后,共聚焦显微镜观察发现CPR5定位于细胞质和细胞膜上;利用RT-PCR分析了野生型拟南芥在不同胁迫条件下CPR5的基因表达水平,结果显示,在ABA,NDGA和干旱下CPR5的表达是下调的。
2、构建CPR5的表达载体,分别转化拟南芥野生型和cpr5突变体,得到超表达和互补的转基因植株,通过PCR鉴定,证明已得到相应的转基因植株;表型分析发现,在正常培养条件下,突变体cpr5与野生型无差异,土培一段时间后,突变体cpr5比野生型株系矮小。
3、进一步的研究发现,突变体cpr5在种子萌发,子叶变绿,主根伸长阶段对ABA超敏感,而超表达CPR5的转基因株系对ABA不敏感,ABA(100μM)处理后,ABA相关的标记基因在野生型,突变体cpr5和超表达株系之间并无明显差异。此外,与突变体cpr5一样,双突变体cpr5 abi1对ABA也是超敏感的。另一方面,土培干旱处理和离体叶片失水都显示突变体cpr5具明显的抗旱性,光刺激的气孔开放和ABA诱导的气孔关闭条件下,cpr5的气孔开度均处于最小的状态。
4、突变体cpr5在种子萌发,子叶变绿,主根伸长阶段对NDGA和茶多酚超敏感。NDGA能加重ABA对突变体cpr5的抑制程度。NDGA(100μM)处理,与野生型相比,突变体cpr5中LOX4基因的表达的受NDGA的上调幅度比较大,而LOX途径相关的其他标记基因在野生型,突变体cpr5和超表达株系之间无明显差异。
5、实验结果还表明CPR5的跨膜区是其功能所必需的。
6、本研究结果表明CPR5是一种新型的调控因子,CPR5通过ABA和LOX两条平行途径共同调节种子萌发和幼苗发育。