小麥SKP1同源基因TSK1的克隆和功能分析.pdf

1、SKP1((S)-phase(k)inase-associated-protein(1))蛋白是普遍存在于真核生物中的一類小分子量蛋白質，其主要的生物學功能在于參與SCF復合體的形成，從而調控生物體內泛素介導的蛋白質降解，并參與多方面的生物發(fā)育過程。SKP1蛋白能夠同時和Cullin蛋白以及F-box蛋白結合，形成SCF復合體的核心部分。因此，SKP1基因正常功能的維持對于SCF復合體功能的實現至關重要。擬南芥ASK1參與了多個SCF復

2、合體的形成并調控著包括植物雄性減數分裂、生長素、赤霉素、茉莉酸和乙烯等生理和發(fā)育進程。但是來自單子葉植物尤其是小麥和水稻中的SKP1基因還鮮有報道，其功能還不為所知.
　　 本文利用篩選小麥cDNA文庫結合RT-PCR的方法從小麥中分離到了一個SKP1同源基因，并命名為TSK1(Titicum aestivum SKP1-Like1)。序列比較結果顯示TSK1與多個植物來源的SKP1基因有較高的同源性，對推測的編碼蛋白序列的分析

3、發(fā)現TSK1與包括擬南芥來源的ASK1/ASK2等蛋白的羧基端有非常高的保守性。
　　 在對TSK1表達模式的研究結果顯示TSK1主要是集中在小麥花序和幼根中表達。TSK1的表達還受ABA的抑制，但是當小麥中ABA合成受抑的情況下，TSK1的表達會有所增加，說明TSK1的表達受ABA的調控。RNA原位雜交顯示TSK1基因在花頂端分生組織、花藥以及幼根等分生較旺盛的組織中有較強的表達，暗示該基因可能參與了與細胞分裂相關的過程。

4、r>　　 為了研究TSK1可能具有的功能，在ask1-1擬南芥突變體背景上超表達TSK1，觀察到能夠部分恢復ask1-1突變體雄性不育的表型，說明TSK1和ASK1在植物減數分裂過程中存在某種保守性。在擬南芥超表達TSK1造成了植物主根發(fā)育對外源生長素的敏感性增強，主根縮短，對生長素極性運輸抑制劑也表現出較強的敏感性。這一觀察結果與擬南芥ask1-1突變體呈現的對外源生長素不敏感的表型相反，說明TSK1與ASK1一樣也參與了調節(jié)植物生

5、長素信號轉導。以上結果證實了來自單子葉植物的TSK1和來自雙子葉植物的ASK1在調節(jié)減數分裂和生長素信號上存在功能上的保守性。
　　 SCF復合體調控的植物激素信號轉導過程一直是植物激素研究領域的熱點。但是，SCF復合體是否也參與調控植物ABA信號途徑，目前還沒有明確的報道。對在野生型擬南芥背景上超表達TSK1的表型觀察發(fā)現了多個與ABA相關的變化，包括萌發(fā)和開花推遲，氣孔開度減小等。進一步的觀察發(fā)現，轉基因植株的萌發(fā)和營養(yǎng)生長

6、都呈現出對ABA的超敏感，轉基因植株的抗旱性也有所增強。RT-PCR的結果顯示，轉基因植株中多個ABA相關的已知基因表達量的發(fā)生了變化。實驗證實這種ABA的超敏感性并不是由于轉基因擬南芥中ABA合成途徑的改變所造成的，而可能是影響了ABA的信號傳導過程。
　　 為了進一步證實植物中SKP1家族成員參與調節(jié)植物ABA信號傳導途徑，通過對擬南芥ASK1/ask1 ASK12/ask2的雜合雙突變體自交后代的研究，顯示ask1/ask

7、1純合突變體和ask1/ask1 ASK2/ask2植株表現出對ABA的弱敏感性。該結果從另一個側面證實了植物中SKP1基因參與調節(jié)ABA信號途徑。
　　 綜上所述，本文從小麥中分離到了一個新的SKP1同源基因TSK1，其表達模式和擬南芥中ASK1較為類似。該基因能夠部分恢復ask1-1突變體雄性不育的表型以及調節(jié)生長素信號途徑，說明TSK1和ASK1的功能在進化上的保守性。通過研究TSK1超表達擬南芥植株的表型以及對擬南芥as