Ngày nhận bài: 25-07-2014
Ngày duyệt đăng: 09-10-2015
DOI:
Lượt xem
Download
Cách trích dẫn:
CALCINEURIN B-LIKE PROTEIN OsCBL4 VÀ OsCBL5 THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH TRUYỀN TÍN HIỆU KHI LÚA (Oryza sativa L.) BỊ NGẬP Ở GIAI ĐOẠN NẢY MẦM
,
Pierdomenico Perata
2
,
Chiara Pucciariello
2
Từ khóa
Canxi, OsCBL(calcineurin B-likeở lúa), OsCIPK15(calcineurin B-like interacting protein kinase 15ở lúa), ngập úng, Oryza sativa
Tóm tắt
OsCIPK15là genquan trọng kiểm soát sự phân giải tinh bột để tạo năng lượng cho lúa khi bị ngập úng. Gen này nhận tín hiệu ngập úng thông qua các gen cảm biến canxi (OsCBL). Tuy nhiên, vai trò của các OsCBLtrong cây lúa khi bị ngập ở giai đoạn nảy mầm vẫn chưa được sáng tỏ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tìm hiểu sự biểu hiện của các OsCBLở lúa nảy mầm trong điều kiện ngập nước. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của canxi lên sự hoạt động của các OsCBLpromoter và sự tương tác protein giữa OsCBL và OsCIPK15 cũng được đánh giá. Kết quả chỉ ra rằng hai gen OsCBL4và OsCBL5biểu hiện mạnh hơn trong điều kiện ngập nước. Ngoài ra protein của OsCBL4 và OsCBL5 có thể tương tác với protein OsCIPK15 trong tế bào trần lá lúa và sự tương tác này bị ảnh hưởng bởi nồng độ canxi. Với kết quả này, chúng tôi cho rằng tín hiệu canxi hình thành trong điều kiện ngập úng được OsCBL4và OsCBL5nhận sau đó tương tác với OsCIPK15để kích hoạt những gene liên quan đến quá trình thủy phân tinh bột và đường phân để tạo năng lượng cho hạt nảy mầm.
Tài liệu tham khảo
Albrecht, V., Weinl, S., Blazevic, D., D’Angelo, C., Batistic, O., Kolukisaoglu, U., Bock, R., Schulz, B., Harter, K., and Kudla, J. (2003). The calcium sensor CBL1 integrates plants responses to abiotic stresses. Plant Journal, 36: 457 - 470.
Alpi, A., Beevers, H. (1983). Effects of O2 concentration on rice seedling. Plant Physiology, 71: 30 - 34.
Anil VS, Rao KS. 2001. Calcium-mediated signal transduction in plants: A perspective on the role of Ca2+ and CDPKs during early plant development. Journal of Plant Physiology, 158: 1237 - 1256
Batistič, O., Waadt, R., Steinhorst, L., Held, K., and Kudla, J. (2010). CBL-mediated targeting of CIPKs facilitates the decoding of calcium signals emanating from distinct cellular stores. Plant Journal, 61: 211 - 222.
D’Angelo, C., Weinl, S., Batistič, O., Pandey, G.K., Cheong, Y.H., Schultke, S., Albrecht, V., Ehlert, B., Schulz, B., Harter, K., Luan, S., Bock, R., and Kudla, J. (2006). Alternative complex formation of the Ca2+ - regulated protein kinase CIPK1 controls abscisic acid-dependent and independent stress responses in Arabidopsis. Plant Journal, 48: 857 - 872.
Gu, Z., Ma, B., Jiang, Y., Chen, Z., Su, X., and Zhang, H. (2008). Expression analysis of the calcineurin B-line gene family in rice (Oryza sativa L.) under environmental tresses. Gene, 415: 1 - 12.
Hepler, P.K. (2005). Calcium: A central regulator of plant growth and development. The Plant Cell, 17: 2142 - 2155.
Horie, T., Karahara, I., and Katsuhara, M. (2012). Salinity tolerance mechanisms in glycophytes: An overview with the central locus on rice plants. Rice, 5: 11.
Kolukisaoglu, U., Weinl, S., Blazervic, D., Batistic, O., and Kudla, J. (2004). Calcium sensors and their interacting protein kinases: genomics of the Arabidopsis and rice CBL-CIPK signaling networks. Plant Physiology, 134: 43 - 58.
Kudahettige, N.P., Pucciariello, C., Alpi, A., and Perata, P. (2011). Regulatory interplay of the Sub1A and CIPK15 pathways in the regulation of α-amylase production in flooded rice plants. Plant Biology, 4: 611 - 619.
Kudla, J., Xu, Q., Harter, K., Gruissem, W., and Luan, S. (1999). Genes for calcineurin B-like proteins in Arabidopsis are differentially regulated by stress signals. Proceedings of the National Academy of Science. USA, 96: 4718 - 4723.
Kurusu, T., Hamada, J., Nokajima, H., Kitagawa, Y., Kiyoduka, M., Takahashi, A., Hanamata, S., Ohno, R., Hayashi, T., Okada, K., Koga, J., Hirochika, H., Yamane, H., and Kuchitsu, K. (2010). Regulation of Microbe-associated molecular pattern-induced hypersensitive cell death, phytoalexin production, and defense gene expression by Calcium B-like protein-interacting protein kinases, OsCIPK14/15, in rice cultured cells. Plant Physiology, 153: 678 - 692.
Lee, K.W., Chen, P.W., Lu, C.A., Chen, S., Ho, T.H.D., and Yu, S.M. (2009). Coordinated responses to oxygen and sugar deficiency allow rice seedlings to tolerate flooding. Sci. Signal., 2: ra61.
Liu, J., and Zhu, J.K. (1998). A calcium sensor homolog required for plant salt tolerance. Science, 280: 1943 - 1945.
Loreti, E., Alpi, A., and Perata, P. (2003). α-amylase expression under anoxia in rice seedlings: an update. Russian Journal of Plant Physiology, 50: 737 - 742.
Lu, C.A., Ho, T.H.D., Ho, S.L., and Yu, S.M. (2002). Three novel MYB proteins with one DNA binding repeat mediate sugar and hormone regulation of α-amylase gene expression. Plant Cell, 14: 1963 - 1980.
Lu, C.A., Lin, C.C., Lee, K.W., Chen, J.L., Huang, L.F., Ho, S.L., Liu, H.J., Hsing, Y.L., and Yu, S.M. (2007). The SnRK1A protein kinase plays a key role in sugar signaling during germination and seedling growth of rice. Plant Cell, 19: 2484 - 2499.
Luan, S. (2008). The CBL-CIPK network in plant calcium signaling.Trends in Plant Science, 14(1). doi:10.1016/j.tplants.2008.10.005.
Martinez-Atienza, J., Jiang, X., Garciadeblas, B., Mendoza, I., Zhu, J.K., Pardo, J.M., and Quitero, F.J. (2007). Conservation of the salt overly sensitive pathway in rice. Plant Physiology, 143: 1001 - 1012
Perata, P. and Alpi, A. (1993).Plant responses to anaerobiosis. Plant Science, 93: 1 - 17.
Perata, P., Pozueta-Romero, J., Akazawa, T., and Yamaguchi, J. (1992). Effect of anoxia on starch breakdown in rice and wheat seeds. Planta, 188: 611 - 618.
Perata, P., Guglielminetti, L., and Alpi, A. (1997). Mobilization of endosperm reserves in cereal seeds under anoxia. Annals of Botany, 79: 49 - 56
Piao, H.l., Xuan, Y.H., Park, S.H., Je, B.I., Park, S.J., Park, S.H., Kim, C.M., Huang, J., Wang, G.K., Kim, M.J., Kang, S.M., Le, I.J., Kwon, T.R., Kim, Y.H., Yeo, U.S., Yi, G., Son, D.Y., and Han, C.H. (2010). OsCIPK31, a CBL-interacting protein kinase is involved in germination and seedling growth under abiotic stress condition in rice plants. Molecules and Cells, 30: 19 - 27
Pineros M and Tester M. 1997. Calcium channels in higher plant cells: selectivity, regulation and pharmacology. Journal of Experimental Botany, 48: 551 - 577.
Sadiq, I., Fanucchi, F., Paparelli, E., Alpi, E., Bachi, A., Alpi, A., and Perata, P. (2011). Proteomic identification of differentially expressed proteins in the anoxic rice coleoptile. Journal of Plant Physiology, 168: 2234 - 2243.
Sedbrook, J.C., Kronebusch, P.J., Borisy, G.G., Trewavas, A.J., and Masson, P.H. (1996). Trangenic AEQUORIN reveals organ-specific cytosolic Ca2+ responses to anoxia in Arabidopsis thaliana seedlings. Plant Physiology, 111: 243 - 257.
Sheen, J. (2002). A transient expression assay using Arabidopsis mesophyll protoplasts. http://genetics.mgh.harvard.edu/sheenweb/
Shi, H., Ishitani, M., Kim, C., and Zhu, J.K. (2000). The Arabidopsis thaliana salt tolerance gene SOS1 encodes a putative Na+/H+ antiporter. Proceedings of the National Academy of Science. USA, 97: 6896 - 6901.
Subbaiah, C.C., Bush, D.S., and Sachs, M.M. (1994a). Elevation of cytosolic calcium precedes anoxic gene expression in maize suspension-cultured cells. Plant Cell, 6: 1747 - 1762.
Weinl, S. and Kudla, J. (2009). The CBL-CIPK Ca2+ - decoding signaling network: function and perspectives. New Phytologist. 184: 517 - 528.
Xu, J., Li, H.D., Chen, L.Q., Yang, Y., Liu, L.L., He, L., and Wu, W.H. (2006). A protein kinase, interacting with two Calcineurin B-like proteins, regulates K+ transporter AKT1 in Arabidopsis. Cell, 125: 1347 - 1360.
Yemelyanov, V.V., Shishova, M.S., Chirkova, T.V., and Lindberg, S.M. (2011). Anoxia-induced elevation of cytosolic Ca2+ concentration depends of different Ca2+ sources in rice and wheat protoplast. Planta, 234: 271 - 280.
Yoo, S.D., Cho, Y.H., and Sheen, J. (2007). Arabidopsis mesophyll protoplasts: a versatile cell system for transient gene expression analysis. Nature Protocol, 2: 1565 - 1572.
Zhang, Y., Su, J., Duan, S., Ao, Y., Dai, J., Liu, J., Wang, P., Li, Y., Liu, B., and Feng, D. (2011). A highly efficient rice green tissue protoplast system for transient gene expression and studying light/chloroplast-related processes. Plant Methods, 7: 30.