水稻中一个编码富含脯氨酸蛋白基因家族的表达和功能研究

论文摘要

OsPRP1是水稻中特有的,编码一类富含脯氨酸蛋白（proline-rich protein, PRP）的基因家族,该家族有4个成员。在GenBank中,仅找到了一个结构相对接近的玉米PRP蛋白,但是对它的研究仅限于序列上的某些描述,而且在序列上,仍然与这4个OsPRP1蛋白有明显的差别。OsPRP1蛋白明显有别于前人（1999）所描述的4类PRP蛋白。它们是植物中一类新的小分子量的PRP蛋白,仅有一个保守结构域而属于DUF1210蛋白超家族的成员。四个OsPRP1基因在基因组中紧密串联排列,而且编码区高度保守,基因结构也高度一致,证明它们来源于同一个祖先基因,是通过基因复制的方式产生的。PAML分析也证明它们在进化时间上的相互距离并不远。而在进化过程中由于执行生理功能上的某种重要性,在编码区表现出很的保守性,因而很难在RNA水平和蛋白水平上研究四个OsPRP1基因的表达差异。但是它们在表达调节区（如启动子区）显示出明显的差异。在克隆启动子的基础上,用GUS报告基因的策略,没有检测到它们在拟南芥中的表达活性,说明它们具有一定的种属特异性。而在水稻中,这四个基因的表达显示出了明显的时序和空间差异,既表现出在组织器官及其发育阶段上的特异性和变化,又在一定程度上表现出交叉,出现了功能上的分化和重叠。根据启动子区上的顺式元件,检测了这些基因对6种植物生长调节物质和3种非生物胁迫因子的应答反应,证明它们的表达调节也表现出显著的差异和分化。因此,四个基因的进化出现了功能退化、亚功能化和产生新功能等多种命运,比理论模型预期的要复杂得多,可能在执行生理功能和对环境反应上具有各自的生物学意义。植物细胞壁是多种碳水化合物和蛋白质相互交织在一起的亲水性网络。在保护和支撑原生质、细胞通信、细胞分化、细胞对生物的和非生物胁迫的抗性等方面发挥着重要作用。目前已知的大多数植物PRP蛋白被描述成细胞壁结构性蛋白。OsPRP1基因家族编码的蛋白质都有一个N-端信号肽,暗示它们可能是一类分泌蛋白。我们用OsPRP1.1::GFP融合蛋白进行了亚细胞定位,证明了OsPRP1蛋白的确也是细胞壁相关蛋白。用原核表达体系表达了GST-融合蛋白,制备抗体,通过免疫印迹证明这些蛋白不溶于温和的提取缓冲溶液中,但可以被高盐和强碱溶液溶解,且分子量增加了三倍。证明在体内可能出现修饰、与

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 基因复制的研究进展
• 1.2 高等植物细胞壁的研究进展
• 1.3 高等植物PRPs 蛋白的研究进展
• 1.4 高等植物根的发育研究进展
• 第二章 研究背景、目的、意义和思路
• 2.1 研究背景
• 2.2 研究目的和生物学意义
• 2.3 研究思路
• 第三章 实验材料与方法
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验方法
• 第四章 结果与分析
• 4.1 OsPRP1 家族序列分析
• 4.2 OsPRP1 是一类细胞壁蛋白
• 4.3 基因表达的组织器官特异性和调节
• 4.4 OsPRP1 的表达与根的发育
• 4.5 RNAi 引起水稻根发育延迟
• 第五章 讨论与展望
• 5.1 讨论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果