葉綠體RPS1基因)

1、擬南芥葉綠體蛋白擬南芥葉綠體蛋白RPS1的翻譯效率逆的翻譯效率逆向調(diào)控細胞核向調(diào)控細胞核HsfA2及其下游靶基因及其下游靶基因熱激響應(yīng)的表達熱激響應(yīng)的表達匯報人：王雨文章來源文章來源：PLoS Genetics(2012IF:8.694)一、前一、前 言言 PS成分 葉綠體基質(zhì)碳同化系統(tǒng) RCA蛋白活性 葉綠體內(nèi)囊體膜結(jié)構(gòu)1 1、高溫脅迫導(dǎo)致高等植物光合作用效率降低 高溫脅迫啟動大量HSFs的轉(zhuǎn)錄 HSFs啟動HSPs的表達，從而維持細胞和葉綠體的穩(wěn)定性 雖然HSFs和HSPs的功能已經(jīng)明確，但對于調(diào)控這些蛋白表達的網(wǎng)絡(luò)以及信號來源并不清楚。一、前一、前 言言2 2、高等植物熱激響應(yīng)機制 本研

2、究利用高通量蛋白質(zhì)組的方法篩選和鑒定高溫響應(yīng)蛋白RPS1,對rps1突變體、干擾和互補株系的研究表明，葉片特異表達的RPS1基因編碼蛋白是高溫耐性不可或缺的葉綠體蛋白。隨后對HsfA2及其靶基因以及葉綠體結(jié)構(gòu)、光合效率的實驗驗證了RPS1調(diào)控細胞核HsfA2及其下游靶基因熱激響應(yīng)的表達。本研究證實了高等植物中存在熱激反應(yīng)的葉綠體逆向調(diào)控信號途徑。一、前一、前 言言高通量蛋白質(zhì)組免疫印跡熱激響應(yīng)蛋白RPS1互補突變體GUS和亞細胞定位分析高溫及脅迫下的表達分析RNAi表型鑒定半定量熒光定量免疫印跡葉片特異表達的RPS1編碼蛋白是高溫抗性不可或缺的葉綠體蛋白野生型技術(shù)路線野生型突變體35S:Hsf

3、A2 rps1共抑制高溫HsfA2及其靶基因的表達分析表型鑒定半定量熒光定量免疫印跡內(nèi)囊體膜蛋白含量、葉綠體結(jié)構(gòu)、光合作用活性分析免疫印跡TEMAFM葉綠體蛋白RPS1的翻譯效率逆向調(diào)控細胞核HsfA2及其下游靶基因熱激響應(yīng)的表達Fv/Fm1 1、熱激響應(yīng)蛋白、熱激響應(yīng)蛋白RPS1鑒定鑒定二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 高通量蛋白質(zhì)組篩選以及免疫印跡驗證獲得一個熱激響應(yīng)蛋白chloroplast ribosomal protein S1(RPS1)。蛋白質(zhì)雙向電泳 免疫印跡二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析2 2、葉片葉片特異表達的特異表達的RPS1編碼蛋白定位于葉綠體編碼蛋白定位于葉綠體亞細胞定位組

4、織特異性表達分析3 3、 rps1突變體突變體對高溫處理更加敏感對高溫處理更加敏感二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 rps1突變體為5-UTR上游6bp處的T-DNA插入突變引起的。RPS1基因結(jié)構(gòu)及突變體T-DNA插入位點 rps1與野生型高溫脅迫后的表現(xiàn)型二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 RPS1表達水平的改變干擾了特殊的機制，從而影響細胞的熱激響應(yīng)，而非一般的滲透壓維持的生理過程。 rps1幼苗在不同濃度的鹽和甘露醇下根部生長情況二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析4 4、互補植株恢復(fù)了對高溫處理的抗性、互補植株恢復(fù)了對高溫處理的抗性 突變體和RNAi株系相對于野生型和互補植株具有較低的高溫耐性，高溫處

5、理后50%-60%的植株死亡。不同基因型植株高溫處理后的表型二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 半定量，熒光定量以及免疫印跡等實驗進一步確認RPS1蛋白對于植物高溫耐性必不可少。不同基因型植株高溫處理后葉片的RPS1的qRT-PCR、RT-PCR以及免疫印跡表達分析二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析5 5、RPS1的敲除抑制了依賴于的敲除抑制了依賴于HsfA2的熱激響應(yīng)的熱激響應(yīng)激活作用激活作用rps1高溫處理后HsfA2及下游靶基因的表達分析二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析6 6、HsfA2的組成型表達有效地恢復(fù)了的組成型表達有效地恢復(fù)了rps1突變體植突變體植株的高溫抗性株的高溫抗性 35S:HsfA2

6、rps1的表型及其HsfA2的表達水平和高溫處理后的表型35S:HsfA2 rps1為rps1突變體過量表達HsfA2的轉(zhuǎn)基因植株二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 35S:HsfA2 rps1植株中由葉綠體DNA編碼的內(nèi)囊體膜蛋白含量相對rps1顯著增高，甚至在高溫脅迫下具有比野生型更高的表達效率（未顯示）。35S:HsfA2 rps1植株葉片HsfA2的表達水平及內(nèi)囊體含量6 6、RPS1表達量的降低破壞了內(nèi)囊體膜的穩(wěn)定性表達量的降低破壞了內(nèi)囊體膜的穩(wěn)定性二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 共抑制為過表達轉(zhuǎn)基因過程中出現(xiàn)的基因沉默現(xiàn)象二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析7 7、 HsfA2的過量的過量表達恢復(fù)

7、表達恢復(fù)rps1類囊體膜類囊體膜穩(wěn)定性穩(wěn)定性及及耐熱性至耐熱性至野生型水平野生型水平35S:HsfA2 rps1植株葉綠體和內(nèi)囊體膜結(jié)構(gòu)的TEM和AFM觀察二、結(jié)果與分析二、結(jié)果與分析 此外，rps1 突變體過量表達HsfA2恢復(fù)了葉片的光合作用效率。 35S:HsfA2 rps1植株不同時間高溫處理后Fv/Fm值三、討三、討 論論1 1、利用高通量蛋白質(zhì)組，結(jié)合免疫印跡獲得、利用高通量蛋白質(zhì)組，結(jié)合免疫印跡獲得候選蛋白候選蛋白轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)不能有效地預(yù)測蛋白質(zhì)表達水平突變體庫資源的限制植物中存在大量功能性冗余的熱激響應(yīng)基因三、討三、討 論論2 2、RPS1是一個與細菌是一個與細菌RPS1高度同源的葉綠體高度同源的葉綠體核糖體蛋白核糖體蛋白 RPS1蛋白的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系3 3、植物細胞熱激反應(yīng)逆向調(diào)控機制模型、植物細胞熱激反應(yīng)逆向調(diào)控機制模型三、討三、討 論論HeatRPS1NuleusPlastidsignalsHeat shock signalTransduction componentPlasti