长叶红砂胚胎富集蛋白rtlea基因之克隆及功能概述

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1、长叶红砂胚胎富集蛋白RtLEA基因之克隆及功能概述第一章文献综述1.1国内外研究进展胚胎晚期富集蛋白(Lateembryogenesisabundant,LEA)是植物胚胎发育后期在胚胎中大量表达的一类蛋白。该蛋白最为显著的理化特性是具有很高的亲水性与热稳定性，即使在煮沸条件下也能保持水溶状态[1]。它广泛的存在于植物体中，表达量受发育阶段、脱水信号和脱落酸（ABA)的调节[2]，是当前研究植物逆境生理的热点之一。1981年，Dure等从棉花种子中首次获得了编码该蛋白的基因，将其命名为LEA13。随后，包括拟南芥、水稻、大麦小麦I7]、盐芥[8]、柽柳[9]等在内的多种植物L

2、EA蛋白均有研究报道。编码植物LEA蛋白的是一个多基因家族，在拟南芥中，编码LEA蛋白的基因有51个[4]，在水稻中，编码LEA蛋白的基因有34个。Dure等根据蛋白质序列结构将LEA蛋白分成3类：Em基因的产物（即胚胎中成熟的蛋白）；RAB(responsiveto　　长叶红砂胚胎富集蛋白RtLEA基因之克隆及功能概述第一章文献综述1.1国内外研究进展胚胎晚期富集蛋白(Lateembryogenesisabundant,LEA)是植物胚胎发育后期在胚胎中大量表达的一类蛋白。该蛋白最为显著的理化特性是具有很高的亲水性与热稳定性，即使在煮沸条件下也能保持水溶状态[1]。它广泛的

3、存在于植物体中，表达量受发育阶段、脱水信号和脱落酸（ABA)的调节[2]，是当前研究植物逆境生理的热点之一。1981年，Dure等从棉花种子中首次获得了编码该蛋白的基因，将其命名为LEA13。随后，包括拟南芥、水稻、大麦小麦I7]、盐芥[8]、柽柳[9]等在内的多种植物LEA蛋白均有研究报道。编码植物LEA蛋白的是一个多基因家族，在拟南芥中，编码LEA蛋白的基因有51个[4]，在水稻中，编码LEA蛋白的基因有34个。Dure等根据蛋白质序列结构将LEA蛋白分成3类：Em基因的产物（即胚胎中成熟的蛋白）；RAB(responsivetoABA)和脱水素(dehydrin)基因的

4、产物；其他LEA基因产物。随着越来越多LEA蛋白相继被研究发现，1991年，Bray根据LEA蛋白氨基酸序列的同源性及一些特殊的基元序列，把LEA蛋白分为6组[12]。2008年，Battaglia等根据LEA蛋白保守序列的特点，将LEA蛋白分为7组[13](表1.1)。LanT等2013年对杨树全基因组分析数据显示，杨树的LEA蛋白可以分为8个家族[14]。本研究依据的是Battaglia对LEA蛋白的分类方法。第一组LEA蛋白含有串联重复1-8次左右的由20个氨基酸组成的亲水性保守基序TRKEQ[L/M]G[T/E]EGY[Q/K]EMGRKGG[L/E]=.此外，该组蛋

5、白在植物中N-端和C-端也高度保守，N-motif为TVVPGGTGGKSLEAQE[H/N]LAE，C-motif为D[K/E]SGGERA[A/EnE/R]EGI[E/D]IDESK[F/Y][i3]。..1.2研究意义及技术路线长叶红砂(R.trigyna),隶属怪柳科(Tamaricaceae)琵琶柴属Linn.)。起源于第三纪，为古地中海残遗珍稀植物，被学术界称为活化石，为亚洲中部区东阿拉善-西鄂尔多斯特有种，属我国特有，被列为内蒙古自治区珍稀濒危植物。该植物对盐渍环境具有极强适应性，能够再高盐环境下完成其生活史。目前，本实验室已经从形态解剖、生理生态、土壤理化性质

6、等几个方面对长叶红砂进行了研究。通过IlluminaHighseq2000sequencingplatform对其进行了转录组深度测序，获得了大量耐盐基因片段，为该植物耐盐分子机理研究及抗逆优质基因的系统性挖掘奠定了基础[711。基于长叶红砂转录组数据的分析，胚胎晚期富集蛋白基因RtLEA和硫转运蛋白基因在盐胁迫被显著诱导，表达量显著升高。近年来，LEA蛋白因其在胁迫条件下能对植物细胞起保护作用而备受关注。最早证明LEA蛋白在水分亏缺和高盐胁迫下起保护作用Xu等于1996年将大麦基因i/FJl转化水稻，经过胁迫处理，转基因水稻对高盐、干旱的抵御能力明显增强[35]。Sivam

7、ani等将该基因转化小麦，发现转基因小麦在水分胁迫下，LEA蛋白大量积累，植株在水分胁迫下的耐受力增强[36]。2006年，杨传平等克隆了柽柳TaLEA基因将其转化烟草，对野生型的烟草与转基因烟草进行干旱胁迫，通过检测转基因植株与野生型植株在干旱胁迫后，植物体的株高、相对电导率、两二酸（MDA)含量等生理指标说明，该基因提高了烟草对干旱胁迫的耐受力。之后，他的团队又将该基因转化酵母和蓝莓，转基因酵母和蓝莓提高了对非生物胁迫的耐受力[72]。硫对植物的生理作用非常广泛，邵丽丽等对干旱胁迫下硫对水培小麦光合