羽衣甘蓝M位点蛋白激酶的表达及相互作用蛋白的研究

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植物自交不亲和性(Self-incompatibility,SI)是很多显花植物促进异交防止自交的一种机制。M位点蛋白激酶(M locus site pretion kinase,MLPK)是存在于柱头中的SI信号正向调节因子。羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)是十字花科芸薹属植物,具有观赏价值和良好的耐寒性,是北方重要的园艺植物之一,芸薹属植物是植物自交不亲和性的主要研究对象之一。本试验以羽衣甘蓝S13-bS13-b为试验材料,克隆BoMLPKf1和BoMLPKf2全长基因,并进行序列分析;利用原核表达系统获得BoMLPKf1和BoMLPKf2公共激酶域BoMLPK-KD的融合蛋白,制备BoMLPKf1、BoMLPKf2和BoMLPK-KD的多克隆抗体;检测BoMLPKf1和BoMLPKf2在羽衣甘蓝中的表达情况;克隆前期筛选到的与BoMLPK相互作用的蛋白聚糖样蛋白(proteoglycan-like protein,PGLP),对其进行蛋白表达和定位的分析;利用双荧光素酶互补实验分析BoPGLP与BoMLPK的相互作用。主要研究结果如下:1.利用RT-PCR获得BoMLPKf1和BoMLPKf2全长序列,BoMLPKf1的开放阅读框长度为1215bp,编码404个氨基酸,BoMLPKf2的开放阅读框长度为1233bp,编码410个氨基酸。序列比对显示BoMLPKf1和BoMLPKf2与芜菁(Brassica rapa)、油菜(Brassica napus)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中同源蛋白相似度较高,N端重要结构域保守。2.构建融合表达载体pCold-SUMO-MLPK-KD,在大肠杆菌中诱导并纯化获得BoMLPK-KD融合蛋白,大小约58k Da。根据BoMLPKf1和BoMLPKf2的N端序列特异性设计合成多肽,与获得的BoMLPK-KD融合蛋白分别免疫小鼠,获得多克隆抗体。3.利用实时定量PCR检测BoMLPKf1和BoMLPKf2基因表达情况,发现BoMLPKf1在羽衣甘蓝柱头、花柱和子房较高,在萼片、花瓣和花药中表达量较低;BoMLPKf2在柱头中大量表达,在其他组织少量表达。利用免疫印迹检测BoMLPKf1和BoMLPKf2蛋白表达情况,发现BoMLPKf1在萼片中表达量较低,在花瓣、花药、柱头、花柱和子房中均有表达;BoMLPKf2仅发现在柱头中表达。4.利用5’RACE克隆BoPGLP全长基因,发现BoPGLP开放阅读框长度为390bp,编码129个氨基酸序列;构建融合表达载体p ET-14b-PGLP,在大肠杆菌中纯化获得BoPGLP重组蛋白,免疫小鼠获得多克隆抗体。5.利用免疫印迹检测BoPGLP蛋白表达情况,发现BoPGLP在萼片、花药和子房中表达较少,在花瓣、柱头和花柱中表达交多;BoPGLP在柱头发育的S2和S3时期表达较多,在S1、S4和S5时期表达较少。6.构建融合表达载体p A7-GFP-PGLP,利用真空渗透法转入洋葱表皮细胞,荧光显微镜观察发现荧光信号集中在洋葱细胞壁上,说明BoPGLP定位在细胞膜上。7.在烟草中,利用双荧光素酶互补实验分析羽衣甘蓝MLPK与BoPGLP的相互作用关系,构建融合表达载体pCAMIA1300-c LUC-PGLP、pCAMIA1300-n LUC-MLPKf1、pCAMIA1300-n LUC-MLPKf2和pCAMIA1300-n LUC-MLPK-KD,转化农杆菌后注射烟草叶片,化学发光图像分析,检测到BoPGLP分别与BoMLPKf1、BoMLPKf2和BoMLPK-KD有相互作用荧光信号,说明其存在相互作用关系。
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