植物生理与分子生物学学报2007,Vol.33Issue(1) :18-24.

转反义硫氧还蛋白基因小麦萌发种子中蛋白质的变化

Changes in Proteins within Germinating Seeds of Transgenic Wheat with an Antisense Construct Directed Gainst the Thioredoxin

郭红祥 尹钧 任江萍 王振云 陈焕丽
植物生理与分子生物学学报2007,Vol.33Issue(1) :18-24.

转反义硫氧还蛋白基因小麦萌发种子中蛋白质的变化

Changes in Proteins within Germinating Seeds of Transgenic Wheat with an Antisense Construct Directed Gainst the Thioredoxin

郭红祥 1尹钧 1任江萍 1王振云 1陈焕丽1
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作者信息

  • 1. 河南农业大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州,450002
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摘要

硫氧还蛋白h(thioredoxin h,Trx h)是一类广泛存在于生物体内的多功能活性蛋白,分子量约为12kD,它通过还原靶蛋白中的二硫键参与酶活性调节、抗胁迫、信号传导等许多重要的生命活动.硫氧还蛋白h能促进谷物类种子萌发过程,主要表现在以下2个方面:(1)在籽粒萌发期间,硫氧还蛋白可通过还原储存蛋白的分子内二硫键使其更易于被降解;(2)硫氧还蛋白也可以直接地通过将酶还原或者间接地通过使酶抑制蛋白失活而激活酶.源于Phalaris coerulescens的trxs基因(thioredoxin s,trxs)与小麦硫氧还蛋白h基因(thioredoxin h,trx h)同属于硫氧还蛋白基因家族,它们的cDNA有94%的同源性,表达产物也有相似的生物功能.我们采用基因枪法将反义trxs基因导入小麦,获得了可稳定遗传的小麦,并检测出转基因种子中硫氧还蛋白h表达量、水溶蛋白和醇溶蛋白的还原状态以及α-淀粉酶活性均低于对照小麦;另外,通过模拟降雨抗穗发芽试验证实转基因株系具有很强的抗穗发芽能力.以转反义trxs基因抗穗发芽小麦为材料,检测反义trxs基因小麦籽粒萌发过程中蛋白质的变化,探讨转反义frxs基因小麦的抗穗发芽机理.研究表明反义trxs基因能够减缓KCl可溶性蛋白中Chloroformmethanol(cM)蛋白向代谢类蛋白的转化进程,在萌发初期降低籽粒代谢类蛋白的含量,使籽粒代谢速度下降,而CM蛋白主要包含一些分子量小于20kD的蛋白质.在籽粒成熟过程中,硫氧还蛋白能够阻止麦谷蛋白亚基形成谷蛋白聚合体的过程,在转基因小麦中麦谷蛋白更易于形成大分子量的谷蛋白大聚合体,使得转基因小麦中的谷蛋白在萌发初期更难于被水解,因此转基因小麦籽粒会因谷蛋白难于降解而萌发较慢.另外,反义frxs基因减慢了麦胚中10kD蛋白的降解过程.

Abstract

Thioredoxin h is closely related to germination of cereal seeds.The mechanism of transgenic wheat seeds with antisense trxs gene,which is responsible for low germination rate was studied through analyzing the changes in proteins of wheat seeds during germination.The antisense trxs could weaken the metabolism of wheatseeds by decreasing the quantity of proteins involved in metabolism,while chloroform-methanol(CM)protein fraction consisted mostly of some low molecular weightproteins(<20 kD).Compared with wild-type wheat seeds,the folding of glutenin in transgenic wheat ones was affected during the wheat maturating.Big glutenin macropolymers could be formed more easily in transgenic wheat seeds than in wild-type wheat ones.Therefore,the degradation speed of glutenin in transgenic wheat seeds was slower than that in wild-type wheat ones during seed germination.In addition,the degradation of some proteins in transgenic wheat embryos was also delayed during germination.

关键词

硫氧还蛋白h/反义硫氧还蛋白s基因/萌发/小麦

Key words

thioredoxin h/antisense trxs/germination/wheat

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基金项目

国家自然科学基金(30370877)

河南省杰出青年科学基金(0512001600)

出版年

2007
植物生理与分子生物学学报
中国植物生理学会

植物生理与分子生物学学报

CSTPCD
ISSN:1671-3877
被引量5
参考文献量3
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