水稻OsRUS基因家族在UVB信号传导中的功能研究

学术界在植物对高通量HF UVB伤害的响应方面已有较多研究，但对低通量LF UVB在植物生长发育的调控方面研究较少，特别是对于植物有哪些基因参予传导LF UVB信号知之甚少。我们前期在拟南芥中发现了对极低通量VLF UVB高度敏感的rus突变体，为揭示这一机制带来可能。本项目拟通过获得OsRUS启动子与GUS报告基因融合的转基因水稻株系，来研究OsRUS基因的表达谱；通过获得OsRUS基因上调和下调的转基因水稻株系，来研究OsRUS基因在UVB处理下的表型及相关基因的表达，分析出OsRUS基因的功能；采用酵母双杂交技术获得与OsRUS1基因相互作用的阳性基因，并通过多种手段排除假阳性基因，从而逐步阐明植物传导UVB信号的途径。本项目研究结果在深化认识植物UVB信号传导途径、防治UVB辐射增强对植物的伤害等方面具有重要的理论和现实意义。

RUS基因是近年来从双子叶模式植物拟南芥基因组中率先发现的，该基因功能的缺失会导致突变体在低强度UV-B下，其根不能正常发育。但目前对RUS基因在低强度的UV-B信号传导途径中有何功能，该途径还有哪些成员等均不清楚。水稻是单子叶模式植物，而且还是重要的粮食作物；通过生物信息学比对，在水稻基因组中发现了6个OsRUS基因；随着工业化导致的大气中臭氧含量的降低，到达地表的UV-B强度有增强的趋势，因此以单子叶模式植物水稻为材料，研究清楚OsRUS在UV-B信号传导中的功能及其途径，不仅具有重要的理论价值，而且在保障粮食的生产方面也具有实际意义。. 利用生物信息学软件对6个OsRUS，分别从基因结构、功能域、亚细胞定位、时空表达情况、启动子顺式元件等方面进行了详尽的分析。根据预测的6个OsRUS序列设计引物，分别克隆了这6个基因的cDNA序列，序列分析表明除OsRUS3与预测不一致外，其余5个基因均与预测完全一致。分别构建了OsRUS1、OsRUS2、OsRUS5和OsRUS6A的启动子分析载体、干涉载体、超表达载体以及与报告基因GFP融合的超表达载体，并转化水稻中花11胚性愈伤获得了大量转基因株系，部分株系已种植至第3、4代，部分株系也表现出了根系发育受到UV-B抑制的rus突变体的表型，利用Confocal对OsRUS∷GFP的转基因株系研究OsRUS的亚细胞定位；利用获得的OsRUS 启动子∷GUS的转基因水稻株系，研究了OsRUS的表达谱；利用OsRUS6A的干涉株系分析了抗氧化酶系活性及MDA含量变化。根据OsRUS1中DUF647结构域的分布，构建了4个OsRUS1的pGBKT7诱饵载体，从以水稻叶片cDNA构建的酵母文库中获得5个初步鉴定为阳性的基因，目前正在采用BiFC、GST pull-down等进一步确认。根据OsRUS2.1中结构域DUF647的分布，构建了4个OsRUS2.1的pGADT7猎物载体，分别与前述构建的4个OsRUS1的pGBKT7诱饵载体两两组合共转化酵母菌株AH109，研究结果表明OsRUS1与OsRUS2.1之间没有直接的相互作用。.根据本项目目前的研究结果，可以确认OsRUS基因在低强度的UV-B形态建成、早期生长发育方面有一定的功能；但这一信号传导途径还有哪些成员，则有赖于对酵母双杂交筛选到的基因进行进一步的研究。