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色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育
被引量：
4
1
作者
唐小涵
刘世家
+9 位作者
刘喜
田云录
王云龙
滕烜
段二超
张元燕
江玲
张文伟
王益华
万建民
《中国水稻科学》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期383-396,共14页
【目的】氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetases,aaRSs)与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水...
【目的】氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetases,aaRSs)与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体,分析水稻色氨酰-tRNA合成酶(WRS1)在胚乳发育中的作用,证明WRS1基因编码一个影响水稻胚乳发育的关键因子。【方法】本研究通过甲烷磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变籼稻(Oryza sativa subsp.indica)品种N22,筛选到一个稳定遗传的水稻粉质胚乳突变体(wrs1),图位克隆获得目标基因。对wrs1成熟种子进行形态学观察以及淀粉相关理化性质测定,利用细胞学切片分析wrs1发育中胚乳的结构,利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和GUS活性染色分析基因表达模式,通过qRT-PCR比较野生型与突变体花后12 d胚乳中淀粉合成相关基因表达情况,免疫印迹检测野生型与突变体成熟种子中淀粉合成酶蛋白积累情况,使用全自动氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。【结果】wrs1突变体幼苗表现出明显的发育滞后且逐渐蔫萎死亡,从杂合突变体(WRS1wrs1)中分离到的粉质籽粒呈现明显的腹部皱缩,粒厚、千粒重下降,同时总淀粉含量下降,糊化淀粉的峰值黏度和崩解值均低于野生型。wrs1突变体发育胚乳中复合淀粉颗粒变小,排列疏松。WRS1定位于第12染色体长臂约183 kb的区间内,测序发现编码色氨酰-tRNA合成酶(tryptophanyl-tRNA synthetase,WRS)基因的第6外显子上发生单碱基替换,导致一个保守位置上的甲硫氨酸被替换。wrs1突变体中大部分淀粉合成相关基因表达量下调,且野生型与突变体间基因表达的变化与相应蛋白积累的差异存在不一致的趋势。wrs1突变体籽粒中蛋白质积累降低,而游离氨基酸含量显著升高。【结论】WRS1编码色氨酰-tRNA合成酶,该基因突变后通过影响氨基酸稳态和蛋白质合成,造成淀粉合成相关基因异常表达从而影响淀粉的合成与积累,导致种子发育缺陷。
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关键词
粉质胚乳
造粉体
氨酰-TRNA合成酶
蛋白翻译
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职称材料
题名
色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育
被引量：
4
1
作者
唐小涵
刘世家
刘喜
田云录
王云龙
滕烜
段二超
张元燕
江玲
张文伟
王益华
万建民
机构
南京
农业
大学
作物
遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物
基因
工程
技术
研究
中心
中国农业科学院作物科学研究所/中国农作物基因资源与基因改良重大科学工程
出处
《中国水稻科学》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期383-396,共14页
基金
江苏省农业科技自主创新基金资助项目[CX(19)1002]
南京农业大学中央高校基本科研业务费资助项目(KYTZ201601)。
文摘
【目的】氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetases,aaRSs)与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体,分析水稻色氨酰-tRNA合成酶(WRS1)在胚乳发育中的作用,证明WRS1基因编码一个影响水稻胚乳发育的关键因子。【方法】本研究通过甲烷磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变籼稻(Oryza sativa subsp.indica)品种N22,筛选到一个稳定遗传的水稻粉质胚乳突变体(wrs1),图位克隆获得目标基因。对wrs1成熟种子进行形态学观察以及淀粉相关理化性质测定,利用细胞学切片分析wrs1发育中胚乳的结构,利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和GUS活性染色分析基因表达模式,通过qRT-PCR比较野生型与突变体花后12 d胚乳中淀粉合成相关基因表达情况,免疫印迹检测野生型与突变体成熟种子中淀粉合成酶蛋白积累情况,使用全自动氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。【结果】wrs1突变体幼苗表现出明显的发育滞后且逐渐蔫萎死亡,从杂合突变体(WRS1wrs1)中分离到的粉质籽粒呈现明显的腹部皱缩,粒厚、千粒重下降,同时总淀粉含量下降,糊化淀粉的峰值黏度和崩解值均低于野生型。wrs1突变体发育胚乳中复合淀粉颗粒变小,排列疏松。WRS1定位于第12染色体长臂约183 kb的区间内,测序发现编码色氨酰-tRNA合成酶(tryptophanyl-tRNA synthetase,WRS)基因的第6外显子上发生单碱基替换,导致一个保守位置上的甲硫氨酸被替换。wrs1突变体中大部分淀粉合成相关基因表达量下调,且野生型与突变体间基因表达的变化与相应蛋白积累的差异存在不一致的趋势。wrs1突变体籽粒中蛋白质积累降低,而游离氨基酸含量显著升高。【结论】WRS1编码色氨酰-tRNA合成酶,该基因突变后通过影响氨基酸稳态和蛋白质合成,造成淀粉合成相关基因异常表达从而影响淀粉的合成与积累,导致种子发育缺陷。
关键词
粉质胚乳
造粉体
氨酰-TRNA合成酶
蛋白翻译
Keywords
floury endosperm
amyloplast
aminoacyl-tRNA synthetase
protein translation
分类号
Q343.5 [生物学—遗传学]
S511.032 [农业科学—作物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育
唐小涵
刘世家
刘喜
田云录
王云龙
滕烜
段二超
张元燕
江玲
张文伟
王益华
万建民
《中国水稻科学》
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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