番茄SlCAND1基因的生物学功能研究

发布时间：2021-01-21 15:42

　　泛素介导的蛋白质降解途径参与调节植物各个阶段的生理活动,包括种子发育、防御调节、激素信号转导、花发育和光形态建成等。SCF E3泛素连接酶在该途径中主要负责靶向识别底物,而CAND1参与调控SCF E3泛素连接酶的活性,影响植物的生长发育过程,但具体调控机制还不是很清楚。因此,对CAND1基因的生物学功能进行研究,有利于进一步了解CAND1基因对植物生长发育的调控机制。本研究分析CAND1基因在番茄中的表达特征,并利用RNAi干扰技术获得SlCAND1沉默表达转基因株系,对其生物学功能和具体的分子调控机制进行研究分析。研究结果如下:（1）分离出番茄SlCAND1基因,分析显示,其包含29个外显子,编码了一个含1229个氨基酸的蛋白。分析番茄SlCAND1和拟南芥AtCAND1序列,表明他们具有一致的HEAT重复和TIP120结构域。构建系统进化树,进一步分析显示该基因在进化上比较保守。（2）使用定量PCR对SlCAND1基因的表达模式分析表明,SlCAND1在番茄叶片不同发育时期的表达变化以及在花和果实中的动态表达特征表明该基因对调控叶片和果实生长发育具有一定的调控作用。（3）构建Sl... 

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GAs结构式

xidase，KAO）的一系列催化作用下转化成GA12-醛[58]。随后GA12-醛的C-13分别通过羟基化和非羟基化途径形成GA12和GA53[59]。在细胞质中GA53和GA12在GA-20氧化酶（GA-20oxidase，GA20ox）的一系列氧化作用下脱去CO2形成GA9和GA20[52]。GA-3氧化酶（GA-3oxidase，GA3ox）在GA9和GA20的C-3上加一个羟基，形成具有活性的GA1和GA4；GA3ox还可以将GA20分别转化成活性GA5和GA3[60,61]。GA-2氧化酶（GA-2oxidase，GA2ox）可以将GA1和GA4催化为失去生物活性的GAs[54,62]。图.1.2GAs合成途径Figure1.2Biosyntheticpathwayofgibberellins2）GAs信号转导途径目前对GAs突变体的分析表明，GAs信号转导是由GAs信号引起的细胞内一系列应答反应[59]。大体上可将GAs信号转导路径分为三个过程：GAs信号被受体识别、GAs信号转导和细胞内GAs反应基因的应答。参与GAs信号转导的元件主要有GAs受体（Gibberellininsensitivedwarf1，GID1），用于识别GAs信号[63]；DELLA蛋白，GAs信号传导的核心元件，负调控GAs信号的响应[63]；GAs应答基因，DELLA蛋白被泛素介导的26S蛋白酶途径降解后引起一系列GAs应答反应[64]。GAs信号途径的F-box蛋白SLY1可以特异性的识别DELLA蛋白，诱导其被泛素介导的26S蛋白酶体途径降解，随后DELLA蛋白对GAs信号的阻遏作用被

1绪论5解除[65-67]。当存在GAs信号时，GAs受体与GAs结合并被激活，激活后的受体通过与SCF复合体上的F-box蛋白相互作用，使DELLA蛋白泛素化后被26S蛋白酶途径降解，随后解除其对下游的阻遏作用，诱导赤霉素信号路径相关基因的表达[68,69]。Ueguchi-Tanak等在水稻中发现了GAs的核定位受体GID1，活性GAs与GID1结合后，GAs信号被传递到下游，诱导GAs信号的相关反应[70]。之后，在拟南芥中研究发现三个和水稻中GID1同源的GAs受体：AtGID1a,AtGID1b和AtGID1c，，单基因突变体的表型均正常，但是三个基因突变体对活性GAs不敏感，并且表现出严重的GAs缺失表型[71,72]，这表明这三个基因的功能存在冗余。在拟南芥中分离出5个DELLA蛋白，分别为GAI（GAinsensitive）、RGA（Repressorofga1-3）、RGLl（RGA-like1）、RGL2和RGL3[40,73-78]。DELLA蛋白是GAs信号转导途径中的核心元件，同时也是GAs信号途径中的负调控因子。DELLA蛋白主要由三个结构域构成，分别为：保守的N端DELLA结构域，介导DELLA和GAs受体GID1的相互作用,是GAs信号响应的功能区域；多聚Ser/Thr/Val中间结构域，主要作为调节结构域起作用；含VHIID、PFYRE及SAW等的C端结构域，主要介导GAs受体GID1与F-box蛋白之间的相互作用，是阻遏结构域[78-80]。当存在活性GAs分子时，GID1感知活性GAs信号分子并与DELLA蛋白共同形成GID1-GAs-DELLA复合体，改变DELLA蛋白的构象，允许SCFE3泛素连接酶诱导DELLA蛋白发生泛素化，随后26S蛋白酶体途径将泛素化的DELLA蛋白降解，诱导下游GAs基因的应答反应，调控植物的生长过程并影响发育的各个阶段[41,81,82]。图1.3GAs信号转导模式图[78]Figure1.3Themodelofgibberellinssignal[78]②生长素的生物合成和信号转导

【参考文献】：
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本文编号：2991437