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作物学报 ›› 2008, Vol. 34 ›› Issue (10): 1712-1718.doi: 10.3724/SP.J.1006.2008.01712

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一个新的水稻逆境响应基因OsMsr1的表达与克隆

徐孟亮1,2,3;陈荣军1;ROCHA Pedro1;李落叶1;王曼玲1;徐国云1;夏新界1,*   

  1. 1 中国科学院亚热带农业生态研究所, 湖南长沙410125; 2 湖南师范大学生命科学院, 湖南长沙410081; 3 中国科学院研究生院, 北京100049
  • 收稿日期:2008-03-27 修回日期:1900-01-01 出版日期:2008-10-12 网络出版日期:2008-10-12
  • 通讯作者: 夏新界

Expression and Cloning of a Novel Stress Responsive Gene (OsMsr1) in Rice

XU Meng-Liang123,CHEN Rong-Jun1,ROCHA Pedro1,LI Luo-Ye1,WANG Man-Ling1,XU Guo-Yun12,XIA Xin-Jie1*   

  1. 1 Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, Hunan; 2 Life Science College, Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan; 3 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2008-03-27 Revised:1900-01-01 Published:2008-10-12 Published online:2008-10-12
  • Contact: XIA Xin-Jie

摘要: 为深入了解植物的逆境反应机理和发现新的水稻耐逆基因, 采用Affymetrix水稻表达芯片(含51 279个转录本)分析了超级稻两优培九母本培矮64S不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温逆境胁迫下的表达水平, 筛选出众多表达水平显著升高与降低的基因。OsMsr1 (Oryza sativa L. multiple stresses responsive gene 1, GenBank登录号为EU284112) 是其中一个受高温、低温与干旱诱导、在各生长发育时期与组织器官均显著上调的基因, 用实时定量PCR方法对其表达水平进行了进一步的分析, 所得结果与基因芯片结果基本吻合, 因此, 此基因为一多逆境响应基因。用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF (open reading frame)的cDNA克隆。根据其ORF序列进行预测, 此基因编码一个包含89个氨基酸残基的小分子蛋白, 分子量约为10 kD, pI约为5。搜索有关数据库, 在水稻、玉米、小麦与拟南芥中找到有高相似性的基因, 但功能未知, 也未发现相同与类似的已知功能的基因保守结构域。对其可能的启动子序列分析, 发现5个与逆境反应有关的顺式作用元件。因此, 我们认为该基因为一新的水稻耐逆候选基因, 进一步的研究正在进行。

关键词: 水稻, 逆境, 基因芯片, 实时定量PCR, 基因克隆

Abstract: To understand mechanism(s) underlying stress responses and discover new stress-tolerance genes in rice (Oryza sativa L.), we analyzed a global genome expression profiling of the indica cultivar Pei’ai 64S subjected to cold, drought, or heat stresses. Expression profiles were obtained for leaf and panicle tissues at seedling, booting and heading stages from plants under no stress, or cold, drought or heat stresses using the GeneChip Rice Genome Array (Affymetrix) representing 51 279 transcripts from ja-ponica and indica rice. We identified a large number of genes highly up regulated or down regulated under the stresses. One of these genes, OsMsr1 (Oryza sativa L. Multiple Stresses Responsive Gene 1, GenBank accession: EU284112), was highly induced in leaf and panicle at all the developmental stages, in response to all stresses. The expression profile of OsMsr1 obtained by the microarray analysis was confirmed by quantitative real-time RT-PCR analysis of the gene. The two sets of data matched very well, suggesting that OsMsr1 is a multiple stresses responsive gene in rice. In order to study its function in stress tolerance, we cloned the cDNA of the gene through amplification by RT-PCR. Sequence analysis showed that the cDNA encodes a protein of 89 amino acid residues with M.W. ≈ 10 kD and pI ≈ 5. Searching sequence databases failed to find similarity to any gene of known function, and/or gene/protein domain. Analysis of the putative promoter region for candidate cis-regulatory elements using PlantCARE software (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/) identified 5 matches to cis-elements related to stress re-sponses. Based on the above analyses and results obtained, we propose that OsMsr1 is a novel candidate gene involved in stress tolerance in rice. Further study on the function of the gene is in progress.

Key words: Oryza sativa L., Stress, Microarray, Real-time PCR, Gene cloning

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