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真核细胞中,MAPK系统(mitogen-activatedProteinkinasecascades,MAPK)被认为是高度保守的信号系统之一。该系统在真核生物细胞的生长、分裂、分化、生物体的生长发育和胁迫响应的信号调节过程中起着非常重要的作用。MAPK系统包括可被顺序激活的三个组分,即:MAPKKKinase,MAPKKinase,MAPK(简称MAPKKK、MAPKK和MAPK)。来源于胞外的信号首先经由受体传至MAPK系统,MAPKKK会被多种机制磷酸化而激活,之后MAPKKK→MAPKK→MAPK逐级磷酸化激活;激活的MAPK可以直接被运至细胞核去激活特定的转录因子(transcriptionfactors)或是继续停留在细胞质中磷酸化诸如细胞骨架相关蛋白或其它蛋白和酶类,使细胞对外界剌激产生特定的生理反应。
已有的研究结果表明,拟南芥中的两个MAPKK:AtMEK4和AtMEK5基因所编码的氨基酸序列具有较高同源性,在细胞死亡、乙烯合成及对病原菌激发子的响应等的信号调节过程中的功能几乎可以相互替代。但是目前对于AtMEK4和AtMEK5在拟南芥体内的分布情况及生物学功能是否存在差异并不清楚。因此,研究AtMEK4、AtMEK5在拟南芥体内的分布情况,对于揭示二者在植物体内的生物学功能具有重要的理论意义。
本文利用PCR方法克隆到AtMEK4和AtMEK5基因的启动子区域,将启动子与gus报告基因融合后连入pBI121载体并转化农杆菌C58c1,利用花芽浸泡法转化拟南芥,对筛选到的转基因植株进行的GUS活性染色。结果表明,AtMEK4启动子驱动的gus主要在莲座叶、叶原基部分利成熟花器组织(花瓣、柱头、花丝、花药)中表达。AtMEK5的启动子驱动的gus主要集中在根尖、中柱和成熟花器组织中(柱头、花药)表达。启动子对胁迫响应的结果分析表明,AtMEK4利AtMEK5启动子驱动gus基因表达对冷、NaCl处理没有明显响应,只有病原菌(PseudomonasSyringaepv.tomatoDC3000)处理使GUS表达有所减弱。
为了研究AtMEK4和AtMEK5蛋白在拟南芥中的组织定位,我们分别构建了AtMEK4和AtMEK5与gfp融合的植物表达载体,转化拟南芥并筛选到了转基因植株。对AtMEK4和AtMEK5在拟南芥根中的分布情况的观察结果表明:GFP-AtMEK4和GFP-AtMEK5在根尖都有表达,但表达区域有一定差别,GFP-AtMEK4主要在分生区和生长区内分布,而GFP-AtMEK5则主要分布在基本分生组织细胞内。各种胁迫处理并未引起GFP-AtMEK4和GFP-AtMEK5的分布情况的明显变化。