BURP蛋白家族是植物所特有的一类蛋白,具有相对保守的初级结构。N端含有疏水的信号肽序列,C端含有高度保守的BURP结构域,中间以一段保守的重复序列或可变区域相连。BURP蛋白广泛参与植物的生长发育和非生物逆境胁迫。拟南芥AtRD22属于BURP蛋白基因家族的成员之一,受干旱、盐胁迫和ABA处理的诱导。AtRD22蛋白具有经典的BURP初级结构,其中在BURP结构域中含有4个重复保守的CH基序(CHX₁₀-CHX_23-27-CHX_23-26-CHX₈-W),推测可能是金属离子的结合位点。本实验室前期通过IMAC对AtRD22蛋白与多种金属离子相互结合能力进行研究,发现AtRD22蛋白可与Cu²⁺和Zn2+结合及Cd²⁺结合,但AtRD22在植物体内的作用方式还不十分清楚。本文首先对AtRD22基因的启动子进行分析,发现启动子含有与组织特异性表达相关的元件,如与胚乳特异性表达相关元件-300ELEMENT、与基因在叶肉中的表达相关元件CACTFTPPCA1和与基因在根中的差异表达相关元件ROOTMOTIFTAPOX1,除此以外还含有多个铜响应元件CURECORECR。推测AtRD22基因表达具有组织特异性,并可能与Cu²⁺的胁迫诱导相关。半定量PCR分析结果证明,AtRD22基因只在地上部表达,而且在短时间内受缺Cu²⁺和高浓度Cu²⁺的胁迫诱导,这与启动子的预测结果相符。进一步将该启动子克隆并与报告基因GUS连接,构建pCAMBIA1301-RDpro-GUS载体,转化拟南芥后,研究在不同非生物胁迫下AtRD22基因的表达模式。再次证明了AtRD22基因能较明显的受缺Cu²⁺的诱导,此外Cd²⁺也能明显的诱导AtRD22基因的表达。为了研究AtRD22蛋白结构域对拟南芥抗Cu²⁺胁迫能力的作用,分别扩增了缺少BURP结构域的RD-SC片段、缺少中间保守及重复区域的RD-SB片段以及RD22全长片段并与35S启动子基因连接,构建pCAMBIA1302-RD22、pCAMBIA1302-RD-SC和pCAMBIA1302-RD-SB重组质粒转化到农杆菌GV3101中并侵染拟南芥,筛选出过表达不同AtRD22片段的植株RDoe-SC、RDoe-SB和RDoe,与RD22干扰型植株RDi以及野生型植株进行不同浓度Cu²⁺胁迫处理,分析植株抗性表型。结果发现,过表达AtRD22和过表达AtRD22的BURP结构域的转基因拟南芥对Cu²⁺胁迫的抗性强于野生型植株,而敲除AtRD22的转基因植株RDi对Cu²⁺胁迫的抗性明显弱于野生型植株。经50mmol/L Cu²⁺胁迫处理后对组织中铜含量分析表明,RDi-6地上部组织Cu含量比WT的少,而根中无明显差异。研究表明,AtRD22可使植株的抗Cu²⁺胁迫能力增强,AtRD22的缺失使植株抗Cu²⁺胁迫能力和Cu²⁺积累的能力都下降,而BURP结构域在这过程中起到了主要作用。为认识AtRD22的功能发挥是否与其它蛋白的相互作用有关,利用纯化的AtRD22蛋白拟从拟南芥总蛋白中钓取其相互作用蛋白。构建去除了AtRD22蛋白信号肽的GST-NSP-RD22融合蛋白表达载体并转化到大肠杆菌BL21（DE3）中,在16℃下,经0.6 mmol/L IPTG诱导表达,纯化得到的GST-NSP-RD22蛋白并与植物总蛋白进行pull down,寻找与AtRD22相互作用的蛋白。经质谱分析,发现AtRD22可能与其自身相互作用。这一结果尚需进一步验证。综上所述,拟南芥AtRD22基因的表达均有组织特异性,该基因只在地上部表达,并且在短时间受缺Cu²⁺和高浓度Cu²⁺的胁迫诱导,AtRD22的缺失表达使植株对Cu²⁺的耐受和积累能力下降。过表达BURP结构域片段或全长AtRD22的拟南芥耐受铜胁迫能力增强,说明AtRD22中的BURP结构域在植物抗铜胁迫中起作用。进一步推测,铜胁迫时拟南芥可通过上调AtRD22基因的表达而提高自身的抗胁迫能力。