水稻EREBP/AP2家族转录因子在脱落酸和干旱信号传导以及花器官发育中的作用

来源 :中国科学院植物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanma3746
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EREBP/AP2转录因子家族分为EREBP(具有一个AP2结构域)和AP2(具有两个AP2结构域)两个亚族。EREBP亚族转录因子(包括DREB类和ERF类)的主要功能是调节植物对激素(乙烯、脱落酸等)以及病原、低温、干旱、及高盐等胁迫的应答反应,而AP2亚族转录因子的主要功能是调控花、胚珠和种子的发育过程。   DREB类转录因子参与了依赖和不依赖于脱落酸(abscisic acid,ABA)的胁迫信号传导以及种子的发育与萌发过程的调节。我们从水稻中分离了一个受ABA诱导表达的AP2类基因,将其命名为ARAG1(ABA responsive AP2-related gene)。它编码的蛋白含有单一的ERF/AP2结构域,是EREBP亚族DREB类转录因子的一个新成员。ARAG1蛋白具有推测的转录激活域和核定位信号,ARAG1-GFP的荧光定位分析显示ARAG1主要定位于细胞核。在正常条件下,ARAG1在水稻的花、种子和根器官中都有少量的表达,而在茎、叶和干种子中不表达。ARAG1的表达明显受ABA和干旱处理快速诱导,这一诱导过程受反馈调节;但ARAG1对冷胁迫没有响应。用转基因的方法进一步分析ARAG1的功能。在正常条件下,反义ARAG1转基因水稻种子表现出略微萌发延迟;在外源ABA存在条件下,与对照相比,反义ARAG1转基因水稻种子表现出对ABA抑制种子萌发作用的超敏感性,表明该基因是一个新的ABA反应位点,在水稻的种子萌发过程中ARAG1可能起负调控因子的作用。ARAG1也具有调节营养生长的作用,与对照相比,反义转基因水稻幼苗对ABA敏感性增强;与其他DREBs相似,ARAG1的超表达使转基因水稻幼苗获得了对干旱和盐胁迫的增强的抗性,暗示ARAG1通过ABA参与了胁迫信号的传导。与对照相比,向含ABA的培养基中加入赤霉素(GA),GA基本不能弥补反义转基因水稻种子对ABA超敏感的表型,说明ARAG1介导的信号传导可能与GA无关。   用点杂交,对水稻中EREBP/AP2家族AP2亚族的12个基因的表达进行了初步分析,并在此基础上,进一步分离了其中的两个基因,OsANT1和OsANT2,它们有两个AP2结构域,与拟南芥的ANT和BBM的蛋白序列的相似性较高。OsANT1和OsANT2含有多个内含子,在水稻基因组上分别只有一个拷贝。GFP荧光定位显示OsANT2蛋白主要定位于细胞核。OsANT1特异地在水稻花器官中表达,OsANT2除了在花中表达,在根器官中也有表达。用RNAi和超表达转基因的方法进一步分析OsANT1和OsANT2的生理功能。OsANT2 RNAi转基因水稻的花器官表现出花丝粘连、雄蕊减少、心皮增加和结实率下降的特征。与此形成对照的是,超表达OsANT2转基因水稻的花器官表现出花丝粘连、雄蕊增加的特征。由于ANT和BBM这两个基因的功能都与胚珠的发育有关,暗示OsANT2可能参与了水稻花或者胚珠的发育过程。
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