《水稻胚乳发育激酶信号系统及其调控分子机制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水稻胚乳发育激酶信号系统及其调控分子机制（1页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、同眸与前瞻 生命科学领域青年科学暮年会2 0 0 7 第五屠北京生命辩学领域联合年会 水稻胚乳发育激酶信号系统及其 调控分子机制 程伟周晓今陈超王英典一 北京师范大学生命科学学院 【中文摘要】 水稻胚乳是水稻种子的重要组成部分，也是水稻光合产物蓄 积与转换的重要经济器官。水稻胚乳细胞的信号分子网络构成其 生长发育的重要分子基础，且直接影响水稻的产量与品质形成。钙 依赖性蛋白激酶 C a l c i u m d e p e n d e n tp r o t e i n 蚶n a s e C D P K ) 是 一种广泛存在于植物体内且参与植物多重生理反应的重要信号分 子。促分裂原活化蛋白激酶I
2、m l t o g e na c t i v a t e dp r o t e i nk l n a s e ， M A P K ) 作为生物体内一个重要的丝苏氨酸信号家族在调控植 物的细胞周期发育进程以及逆境抵御分子机制研究引起广泛关 注。为揭示水稻胚乳发育的C D P K 和M A P K 系统作用分子机制， 本项研究利用m R N A 差异显示技术和同源基因克隆方法，从水稻 发育颖果中分离出C D P K 家族新基因o s C D P K l 4I A Y l 4 4 4 9 7 ) ，获 得的O s C D P K l 4 基因所编码的蛋白为一种功能性的具有底物特 异性和受调控激酶活性
3、的钙依赖性蛋白激酶并可能在水稻胚乳 充实过程中的物质蓄积代谢中发挥重要的调控作用。应用m R N A 差异显示技术并结合同源基因克隆方法从不同发育状态的异位 别颖果中筛选鉴定出2 个M A P K 家族新基因其中O s M A P K - I i k e ( A y 5 0 6 5 7 2 ) 属于M A P KB 亚家族成员而o s M A P K 6 ( 尉，3 3 6 4 8 0 ) 则属于M A P KD 亚家族成员。两者都具有自磷酸化和催化M A P K 通用底物M B P 磷酸化的活性为具有M A P K 特性的功能蛋白激 酶主要分布于细胞质和细胞核中，且在细胞核中分布较多，可能
4、为活化转录因子的功能性M A P K 。功能鉴定证实，O S M A P K - I I k e 和 a S M A P K 6 为形态建成中的重要功能性蛋白激酶，可能参与了水稻 胚乳核型胚乳细胞的细胞质化过程，并受到不同种类植物激素的 活化。水稻胚乳发育中的激酶信号系统及其相关功能基因的研究 对于揭示水稻种子形成及胚乳发育的分子机理以及利用基因工程 技术定向改造水稻的产量与品质具有重要的理论与实际意义。 I A B S T R A C 丁l R i c ee n d o s p e r ma sa ne s s e n t i a lp a r to fs e e di st h em o
5、s t I m p o r t a n te o o n o m vo r g a nf o rt h es t o r g ea n dc c n v e r s l o no f p h o t o s y n t h a t e a s T h es i g n a lm o l e c u l a rn e t so fe n d o s p e r m d e v e l o p m e n tc o n s t i t u t et h e i rm o l e c u l a rb a s e sd u r i n gt h e e s t a b l i s hp r o c
6、e s so fy i e l da n dq u a l i t yo fr i c e C a l c i u m - d e p e n d e n tp r o t e l nk i n a s e sI C D P K s ) a r et h eI m p o r t a n ts i g n a l m o i e c u l a r sw h i c hm e d i a t e sm u l t i p l ep h y s i o l o g i c a la c t i v i t i e sl n h i g h e rp l a n t s o t h e r w i
7、 s e m l t o g e na c t i v a t e dp r o t e i nk l n a s e s ( M A P K s ) a saI m p o r t a n tS e d T h rp r o t e i nk l n a s ef a m ya r e c r t t i c a If o rt h ec e l l u l a ra c t i v i t i e s 仃o mt h er e g u l a t i o no fg r o w t h d e v e l o p m e n tt ot h ed e f e n s e ，s t r e
8、s sr e s P o n s e sI np l a n t s T h e r e f o r e ，t h em o l e c u l a rm e c h a n i s m so fC D P K sa n dM A P K s I n v o l v i n gs i g n a lt r a n s d u o t i o nI nt h eg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t o fp l a n t sh a v eb e e nb e c O m en e wr e s e a r c h e rh o t s p o t T oc
9、 l a r i f yt h em o l e c u l a rm e c h a n i s m so fC D P Ka n dM A P K s l g n a ls y s t e m so nt h ee n d o s p e r md e v e l o p m e n to fr i c ep l a n t s t h ec f o n i n go nn e wg e n e sc o d i n gC D P Ka n dM A P Kp r o t e i n s a n di d e n t i f y i n gt h e i rr e g u l a t i
10、o nm e c h n i s mo ne n d o p e r m d e v e l o p m e n tw e r ef i n i s h e di nt h ep r e s e n tw o r k An e wr i c e C D P Kg e n e 0 s C D P K l 4I A Y l 4 4 4 9 7 ) w h i c hw a sl s o l a t e df r o m d e v e l o p i n gc a r y o p s e s s h o w s 竹1 ea s C ：D P K l 4s h o w st h et y p i c
11、 a l s t r u c t u r a If e a t u r e so ft h eC D P Kf a m i MO s C D P K l 4w a sI ( c o t e d I nt h ec y t o p l a s m a n di t sr e c o m b I n a n tp r o t e i nw a sa c t i v a t e d r o yc a 2 + s t r o n g l ye n h a n c e db yM n 2 + I nv i t r o T h ee x p r e s s i o n o f0 s C D P K l 4
12、w g sd e t e c t e dj ne n d o s p e r mc e i l se s p e c i a l l ya f t e r c e l l u l a r i z a t i o ns t a g eo fd e v e l o p i n ge n d o s p e r m ，s u g g e s t i n g O s C D P K l 4m a yb ea nI m p o r t a n ts i g n a lf a c t o rI n v o l v e di n s p e c l a Ip a t h w a y sd u r l n g
13、t h e r l p e n i n go fe n d o s p e r m U s l n g t h em R N Ad i f f e r e n t i a Id i s p l a ya n dh o m o l o g o u sg e n ec l o n i n g m e t h o d st w on o v e lm e m b e r so fM A P Kf a m i l y O s M A P K - l I k e ( 舆惦0 6 5 7 2 Ia n da s M A P I 6 ( A 旧3 6 4 8 0 ) w e r ea l s oI s o
14、l a t e d f r o md e v e l o p i n gc a r y o P s e s A l i g n m e n ta n a l y s i sI n d i c a t e s t h a ta s M A P K - l i k eb e l o n gt oBM A P Ks u b f a m l l ya n da s M A P K 6 t ODM A P Ks u b f a m i l y W i t hp u r i f i e dr e c o m b i n a n tO s M A P K - I I k ea n da s M A P K
15、6 t h ek l n a s ea s s a yt e s t e dt h a tt h e yh a d a u t o p h o s p h o r y l a t l o na c t i v i t ya n dt h es u b s t r a t eM B Pk i n a s e a c t i v i t y w h i c hs u g g e s t e dt h a tt h e ya r ef u n c t i o n a Ip r o t e i n k i n a s ew i t hf e a t h e r sc h a r a c t e r i
16、 s t i co fM A P K s O t h e r w l s e O S M A P K - l i k e G F Pa n da s M A P K 6 一G F PI o c a l i z e dn o to n l yI nt h e c y t o p l a s tb u ta l s oI nt h en u c l e u se s p e c l a l l y a b u n d a n t l yI n t h en u c l e u s s u g g e s t i n gO s M A P K - l l k ea n dO S M A P K 6p r o b a b l y h a v et h ef u n c t i o no fa c t i v a t i n gt r a n s c r l p t i o nf a c t o r s D u r i n g c a r y o p s i sd e v e l o p m
