生物工程學(xué)報 Chin J Biotech 2008, March 25; 24(3): 368-375
journals.im.ac.cn Chinese Journal of Biotechnology ISSN 1000-3061
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研究報告
水稻OsPLD3 和OsPLD4 基因及其啟動子
楊 鹍1,3, 傅亞萍2, 張玉滿1, 顏永勝1,3, 趙志強1,3, 方榮祥1, 孫宗修2, 陳曉英1
1 中國科學(xué)院微生物研究所植物基因組學(xué)國家重點實驗室, 北京 100101
2 中國水稻研究所水稻生物學(xué)國家重點實驗室, 杭州 310006
3 中國科學(xué)院研究生院, 北京 100039
摘 要: 磷脂酶D(Phospholipase D, PLD)是在植物組織中廣泛存在的一類磷脂酶, 可催化磷脂如磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)水解產(chǎn)生磷脂酸(phosphatidic acid, PA)和一個自由的頭部基團如膽堿(choline),。在植物體內(nèi)PLD 家族往往包括多個成員。利用反向遺傳學(xué)技術(shù)對水稻磷脂酶D 家族(OsPLD)中的兩個成員OsPLD3 和OsPLD4 基因及其啟動子的研究顯示: OsPLD3 和OsPLD4 的啟動子在花器官的不同部位中驅(qū)動報告基因不同程度地表達, 二者都受損傷和茉莉酸甲酯誘導(dǎo), 但是對誘導(dǎo)因子反應(yīng)的時空模式不同,。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)在水稻中過量表達OsPLD3 和OsPLD4 基因或是干擾OsPLD3 和OsPLD4 基因表達都不能引起可見的水稻表型的變化, 說明OsPLD 家族不同成員可能有功能上的重復(fù),。
關(guān)鍵詞: 水稻磷脂酶D, 損傷誘導(dǎo), 茉莉酸甲酯, 花器官
Analysis of Rice OsPLD3 and OsPLD4 Genes and Promoters
Kun Yang1,3, Yaping Fu2, Yuman Zhang1, Yongsheng Yan1,3, Zhiqiang Zhao1,3, Rongxiang Fang1,
Zongxiu Sun2, and Xiaoying Chen1
1 State Key Laboratory of plant genomics, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
2 State Key Laboratory of Rice Biology, National Rice Research Institute, Hangzhou 310006, China
3 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
Abstract: Phospholipase Ds (PLDs) exist in many plants. PLDs catalyse the hydrolysis of phospholipids (e.g. phosphatidylcholine) in cell membrane into phosphatidic acid (PA) and polar free heads (e.g. choline). Two PLD members from rice, OsPLD3 and OsPLD4, were studied by reverse genetics approaches. The results showed that the promoters of OsPLD3 and OsPLD4 could drive the expression of the reporter gene in various tissues of the rice flower organs at different levels. The expression of both genes was induced by wounding and methyl jasmonate (MeJA), but with different intensity at different time intervals. No prominent phenotypes were observed by RNA interference with the gene-specific artificial miRNAs or over-expression of the target genes in rice plants, implying the functional redundancy among different members of the rice PLD family.
Keywords: OsPLD, wounding induction, methyl jasmonate, flower organ
磷脂酶D(Phospholipase D, PLD)通過催化降解生物膜上的重要組分磷脂參與諸多細胞過程, 在植物的生長發(fā)育和對環(huán)境脅迫的應(yīng)答過程中也起到廣泛的作用。對多種植物的PLD 研究表明, PLD 的水解產(chǎn)物磷脂酸(phosphatidic acid, PA)能結(jié)合其他分子起到信號分子的作用, 植物中PLD 在應(yīng)對各種環(huán)境脅迫, 如損傷, 病原物的侵染, 凍害, 鹽脅迫, 活性氧脅迫中的作用正得到越來越多的關(guān)注[1.3],。水稻磷脂酶D 家族是一個大的家族,。McGee JD 等[4]已發(fā)現(xiàn)秈稻亞種中的五個PLDs (RPLDs), 其中RPLD1 組成型存在于根、葉和分生組織中;RPLD2-RPLD5 不如RPLD1 那樣分布廣泛, 在未受處理的根,、葉和分生組織中用Northern 雜交的方法檢測不到RPLD3-RPLD5, 推測這幾種RPLDs 可能是時空特異性表達或受某種條件誘導(dǎo)表達,。亞細胞定位研究結(jié)果表明RPLD1 主要存在于葉肉細胞的細胞壁、細胞膜和葉綠體中; RPLD2-RPLD5 在所定位的亞組織中分布都很稀疏, 只有RPLD3 和RPLD4在水稻葉子的葉綠體中含量較高,。我們對水稻粳稻品種日本晴OsPLD3 和OsPLD4 進行分析和研究, 結(jié)果顯示: 二者在損傷和MeJA 的誘導(dǎo)過程中有快速,、強烈和持久的表達, 其中OsPLD3 的表達主要在生長發(fā)育期的開花階段, 而OsPLD4 啟動子在穎殼的藥隔維管束中特異表達,。我們的研究結(jié)果為揭示OsPLD3 和OsPLD4 的功能、表達調(diào)控機制及其在水稻基因工程方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),。
Received: May 22, 2007; Accepted: June 14, 2007
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Corresponding author: Zongxiu Sun. Tel: +86-571-63370377; E-mail: [email protected]
Xiaoying Chen. Tel: +86-10-64861838; E-mail: [email protected]
中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目資助 (No. KSCXZ-YW-N-025),。
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