小麥TaRanBP基因功能的初步分析.pdf

1、小G蛋白(small GTPases)是真核生物中廣泛存在的一類調(diào)節(jié)各種生命活動的信號分子。根據(jù)結(jié)構與功能的不同，小G蛋白家族成員可分成五個亞家族，分別為Ras，Rab，Rho，Arf和Ran。五類小G蛋白通過其活化態(tài)(GTP結(jié)合態(tài))和非活化態(tài)(GDP結(jié)合態(tài))的相互轉(zhuǎn)換行使著各種功能。Pas GTPases在酵母和哺乳動物中調(diào)節(jié)細胞增殖過程； Rho GTPases調(diào)控肌動蛋白重組過程，并參與MAP激酶的細胞信號轉(zhuǎn)導過程等； Rab G

2、TPases和ArfGTPases分別在膜轉(zhuǎn)運過程中起著不同的重要作用；而Ran GTPases則在核孔位置調(diào)節(jié)著蛋白和RNA分子的運輸過程。
　　 小G蛋白附屬蛋白調(diào)節(jié)著小G蛋白活化態(tài)與非活化態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，其中鳥核苷酸交換因子(guanine nucleotide exchange factors，GEFs)可以催化小G蛋白轉(zhuǎn)換為GTP結(jié)合形式，即活化態(tài)；而GTPase激活蛋白(GTPase-activating protei

3、ns，GAPs)和小G蛋白結(jié)合蛋白(small GTPases binding proteins)可以激活小G蛋白自身的水解活性，從而將其轉(zhuǎn)變成非活化態(tài)形式。
　　 相比其它小G蛋白，Ran GTPases及其附屬蛋白在真核生物中的研究相對較少。已有的成果表明它們主要在核質(zhì)運輸過程中及對相應的信號轉(zhuǎn)導途徑起調(diào)節(jié)作用。而針對Ran GTPases及其附屬蛋白在真核生物尤其是高等植物個體發(fā)育過程中的作用，目前報道還很少。
　　

4、 為了揭示Ran結(jié)合蛋白(Ran binding protein，RanBP)在植物發(fā)育過程中的作用，本文通過轉(zhuǎn)基因手段對其功能進行了研究。在此之前，本實驗室已從小麥cDNA文庫中成功克隆Ran結(jié)合蛋白基因：TaRanBP。該基因cDNA全長1035 bp，編碼207個氨基酸。通過農(nóng)桿菌介導葉圓片法，分別用正義、反義及TaRanBP與GFP融合蛋白等表達載體轉(zhuǎn)化煙草，并成功獲得轉(zhuǎn)基因植株。亞細胞定位觀察發(fā)現(xiàn)TaRanBP蛋白主要定位于

5、細胞質(zhì)內(nèi)，尤其是在核膜附近富集。生理學和細胞學等方面的研究分析發(fā)現(xiàn)，TaRanBP基因在煙草個體發(fā)育過程中產(chǎn)生重要作用。過量表達TaRanBP基因的轉(zhuǎn)基因植株在一定數(shù)量上表現(xiàn)出愈合的花冠筒上出現(xiàn)不同程度開裂，花冠筒上有附生舌狀花瓣，及帶有花瓣狀顏色的花萼等異?；ū硇?。同時，轉(zhuǎn)反義基因在一定程度上促進了轉(zhuǎn)基因植株初生主根的生長(為對照煙草的2.3倍)，而轉(zhuǎn)正義基因煙草與對照煙草的初生主根長度差異不明顯。用碘化丙錠(Propidium Io

6、dide，PI)進行根部細胞染色。觀察發(fā)現(xiàn)，不同的轉(zhuǎn)基因煙草與對照煙草之間在根的各個不同形態(tài)區(qū)域的細胞大小差異不明顯，推測根長的差異可能是由于整體細胞數(shù)目變化的原因?qū)е隆Ｏ蛑亓π詫嶒灠l(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)反義基因煙草幼苗較對照煙草的向重力性反應增加，而轉(zhuǎn)正義基因的則表現(xiàn)為降低。激素吲哚乙酸(Indoleacetic Acid，IAA)的添加處理可以恢復轉(zhuǎn)反義基因煙草的向重力性異常表型，而對轉(zhuǎn)正義基因煙草幾乎無影響。添加激動素(Kinetin，KT)的