水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG1和RGG2的功能分析

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rurucaihongru
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水稻产量继甘蔗和玉米之后位居世界第三。获得高产水稻是水稻育种的首要目标,同时对保护粮食安全也起到非常重要的作用。异源三聚体G蛋白与信号传导相关,影响多个生物生长发育过程。G蛋白通常有α、β和γ亚基组成,在水稻中,G蛋白α,β亚基的功能已有报道,γ亚基GS3和qPE9-1也已被克隆,而G蛋白γ亚基的另外两个成员RGG1和RGG2的功能尚不清楚。  为了解析RGG1和RGG2的生物学功能,本研究用CRISPR/Cas9系统构建了RGG1和RGG2基因的突变体,还构建了RGG1和RGG2的过表达转基因苗。测序分析表明,利用CRISPR/Cas9技术获得的转基因突变体有三种类型,分别有插入,缺失,和替换。对获得的rgg1突变体以及RGG2过表达植株进行考种分析,RGG2过表达的转基因植株与其亲本武运粳7号(9522)相比,株高明显变矮但是单株穗粒数明显增加,然而rgg1突变体与其亲本中花11相比,产量有所减少。在植物中,G蛋白通过非典型机制和效应蛋白传递信号控制植物生长、细胞增殖、防卫、气孔运动、离子通道、糖感应和一些激素的响应。为了进一步研究RGG2的功能,我们设计了一组缺钾实验,实验结果为RGG2基因表达量上调的植株在全营养液无钾元素条件下,长势好于对照9522,在全营养液中RGG2基因表达上调的转基因植系明显矮于对照9522。该实验表明,RGG2可能参与钾离子通道的调控。我们对9522和过表达株系进行相关基因的表达分析,分别第缺钾0天,6小时,1天,3天,5天取样做表达分析,发现RGG2基因在过表达株系中从0天到第3天,表达量在上升,之后表达量下降,这说明RGG2基因在过表达株系中受到了诱导。通过小鼠的钾离子通道基因的同源序列比对,我们找到了水稻中3个受G蛋白调控的钾离子通道基因,分别命名为CNGC2、CNGC5和CNGC12,并对其在不同的钾处理天数中做表达分析,我们发现CNGC5在缺钾第3天在RGG2过表达株系和对照9522株系中表达量表现出显著的差异,RGG2基因可能参与了这一钾离子通道途经。
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