论文部分内容阅读
组蛋白乙酰转移酶(HATs)在真核生物的基因转录调控和响应外界刺激的过程中起着重要作用。水稻中的OsHATs包含8个成员，分属于以下四个蛋白家族:CBP家族(OsHAC701、OsHAC703和OsHAC704)、TAFⅡ250家族(OsHAF701)、GNAT家族(OsHAG702、OsHAG703和OsHAG704)以及MYST家族(OsHAM701)。目前，针对OsHATs的功能研究还未见报道。本研究通过生物信息学、表达分析、转基因等方法研究了OsHATs的进化关系、结构、表达及可能的生物学功能，获得了以下结果:
1.对HATs的蛋白序列比对、保守结构域分析及蛋白三维结构预测的结果显示，OsHATs与拟南芥及玉米中的HATs有较高的相似性，推测这些蛋白可能有类似的生物学功能。进化树和保守结构域分析表明，单子叶和双子叶植物的CBP家族蛋白均可以被进一步划分成两个组，组间的蛋白存在着锌指结构域种类和数量上的差异。运用5种亚细胞定位预测工具分析HATs在水稻、拟南芥和玉米中亚细胞定位情况，结果显示水稻中部分OsHATs(OsHAC701、OsHAC703、OsHAF701、OsHAG703和OsHAG704)可能同时存在于细胞核和细胞质中，推测这些蛋白可能在细胞核和细胞质之间穿梭。运用Genevestigator软件分析水稻基因芯片中OsHATs表达情况，结果显示OsHATs的表达可被多种激素和胁迫条件所调节。
2.运用实时定量PCR对OsHATs的表达分析发现，8个OsHATs在水稻多种组织中均有表达，但在不同组织中的表达量有差别。进一步的表达分析发现OsHATs的表达能被水杨酸、脱落酸、盐、冷和热胁迫所调节。外源ABA处理会导致OsHAC701、OsHAC703、OsHAG702、OsHAG703和OsHAM701的表达上调，SA处理会导致OsHAC703和OsHAC704的表达下调，盐胁迫会导致OsHAC701、OsHAC703、OsHAC704、OsHAG703和OsHAM701的表达上调，冷胁迫处理会导致除OsHAG704之外的其它7个OsHATs的表达下调，而热胁迫处理会导致OsHAC701、OsHAG702和OsHAM701的表达上调，OsHAC704和OsHAG704的表达量下调，说明OsHATs可能参与水稻的激素信号转导及对非生物胁迫的响应过程。
3.Western blot分析发现，水稻不同组织中组蛋白H3总的乙酰化水平不同，而 H3K9位点的乙酰化水平与之有相同趋势。此外，盐胁迫会导致水稻幼叶中组蛋白H3K18位点乙酰化水平的升高和H4K12位点乙酰化水平的降低。
4.构建了OsHAG702和OsHAG704的超表达载体，OsHAG702、OsHAG704、OsHAC701和OsHAC703的RNA干扰载体。对OsHAC703的RNA干扰株系进行分析，发现其在长日照条件下存在维持营养生长状态而不进入生殖生长阶段的表型，并且该转基因植株的GUS(β3-glucuronidase)阳性率显著低于其它重组质粒转基因植株的阳性率。Western blot和实时定量PCR分析表明，在长日照条件下，干扰株系中组蛋白H3总的乙酰化水平和H3K23位点的乙酰化水平显著降低，OsHAC703的表达被干扰，另外7个OsHATs的表达未受影响，开花促进因子OsMADS50的表达量下调，而开花抑制因子OsSE5的表达量上调。
上述研究结果表明，OsHATs在水稻生长发育和响应环境胁迫过程中发挥着重要的作用。