水稻多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白家族OsPGIP结构及基因表达特征分析

陈夕军 唐 滔 李丽丽 陈 宸 陈煜文 张亚芳 左示敏

水稻多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白家族OsPGIP结构及基因表达特征分析

陈夕军1,2,*唐 滔1李丽丽1陈 宸1陈煜文1张亚芳2左示敏2

1扬州大学园艺与植物保护学院, 江苏扬州 225009;2江苏省作物遗传生理重点实验室 / 教育部功能基因组学重点实验室 / 扬州大学, 江苏扬州 225009

植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(polygalacturonase-inhibiting protein, PGIP)可特异性识别病原菌PG (polygalacturonase), 从而提高植物的抗病能力。研究表明水稻中共存在7个基因, 为明确OsPGIP家族的蛋白质结构及基因表达特征, 从水稻cDNA中扩增各基因序列, 经克隆、测序后进行生物信息学分析与蛋白质结构模拟, 并测定其在生物逆境与非生物逆境胁迫下的表达量变化。经多序列比较与系统发育进化分析发现, 相同或相近物种PGIP往往具有较高的相似性, 虽然多数OsPGIP亲缘关系较近, 但它们并不能完全聚类在一起。7个OsPGIP蛋白均具有一个信号肽和9~11个LRR片段, 各LRR片段中均含有PGIP的特征结构域xxLxLxx。二级结构由α-螺旋、β-折叠和随机卷曲组成, 且多以随机卷曲为主, 这些二级结构以重复的随机卷曲—α-螺旋—随机卷曲—β-折叠组成线圈状结构, 并按右手螺旋规则形成一个特定的凹面, 负责OsPGIP与有害生物PG的互作。7个OsPGIP蛋白多较稳定, 且均为疏水蛋白、脂溶性好、具有跨膜结构、定位于细胞外、有1到多个N-糖基化位点、在大肠杆菌中原核表达后基本不溶。经生物和非生物逆境处理后, 水稻中不同基因的表达量上下调差异较大, 但表达量总和明显上调, 说明在逆境条件下水稻可通过调节自身基因的表达量, 从而提高其抗逆性。……