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一氧化氮(Nitric oxide,NO)是动植物体内一种重要的信号分子。在植物体内,NO不仅对植物的生长发育如种子萌发、开花和器官衰老等过程具有重要的生理调节功能,而且作为抗逆和防御反应中的关键信使之一,参与植物对干旱、盐胁迫以及病菌侵染等外界环境胁迫的应答。目前动物体内NO的合成已经研究的比较清楚,但是由于NO在植物体内的合成途径非常复杂,一直到最近才逐渐被人们所认识。2003年从拟南芥中分离出的AtNOA1基因通过参与NOS介导的途径影响了植物植物体内激素的信号通路和对环境胁迫的应激反应,然而有关NOA基因在其他植物尤其是作物中的研究仍然没有报导。
我们首次从普通小麦中分离了NOA一个成员TaNOA1的全长cDNA。生物信息学分析发现,TaNOA1预测的氨基酸序列与AtNOA1蛋白序列有很高的相似性(在50%以上),含有一个在拟南芥和其他物种NOA中都非常保守的GTPase-specific结构域。利用原生质体瞬时表达系统研究显示TaNOA1-GFP融合蛋白可能定位在线粒体中,与此前AtNOA1蛋白的亚细胞定位结果一致。以上分析表明,TaNOA1基因是AtNOA1在小麦中的同源基因。正在准备拟南芥突变体atnoal的互补实验以及原核表达并纯化TaNOA1蛋白进行生化测定,以进行进一步的功能验证。
通过筛选普通小麦(小偃54品种)全基因组文库,得到了三个阳性BAC克隆。对其中一个克隆进行NOA基因全长序列测定,进一步的基因结构分析表明,TaNOA1与AtNOA1的基因组编码序列一样都含有13个外显子和12个内含子,基因结构高度保守。利用跨内含子基因片段随机测序技术,对TaNOA进行分析发现普通小麦中NOA基因至少有三个成员,分别被定位在染色体6A、6B、6D上。此外,半定量RT-PCR研究表明,TaNOA主要在小麦叶片中表达,转录本受环境胁迫如盐胁迫和ABA处理诱导上调。
因此推测TaNOA成员有可能参与了小麦的生长发育和抗逆(如干旱、高盐)等多个过程。有关TaNOA1的进一步研究将为小麦抗病耐逆的分子育种工作提供理论指导和基因资源。