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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1438
-
1446
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1438
-
1446
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1439
结构域由
52
个氨基酸组成且含有一个保守的
CX2CX21CX2C
基序，其中的
4
个
Cys
残基与
1
个
Zn
2+
共价结合形成一个单锌指
C2C2
结构域
(Umemura et
al., 2004)
。
Dof
结构域中的单锌指及锌指旁边
C
侧链
状结构中某些特定氨基酸均能与
DNA
结合，这些变
动的氨基酸决定了
Dof
能与不同的
DNA
序列结合，
调控多种基因的表达
(Yanagisawa, 2002)
。另外，
Dof
蛋白的调节域位于较不保守的
C
末端，也决定了
Dof
蛋白的功能具有多样性。
研究表明，
Dof
蛋白在植物生长发育过程中参
与了多种生物学过程。如玉米
Dof1
和
Dof2
通过调控
PEPC
等多种基因的表达调控碳代谢
(Yanagisawa,
2000)
，拟南芥中的
DAG1
和
DAG2
做为一对功能相
反的基因调控种子萌发基因的表达
(Gualberti et al.,
2002)
，玉米的
PBF
和其在大麦、小麦中的同源蛋白
BPBF
和
WPBF
调控胚乳特异性贮藏蛋白基因的表
达
(Vicente-Carbajosa et al., 1997; Mena et al., 2002;
Dong et al., 2007)
，烟草的
Dof
蛋白
NtBBF1
激活在顶
端分生组织和微管组织中受生长素诱导表达的植
物癌基因
rolB
的表达
(Baumann et al., 1999)
，南瓜
AOBP
抑制受生长素诱导表达的抗坏血酸氧化酶基
因的表达
(Kisu et al., 1998)
，拟南芥
OBP1
调控植物
防御基因的表达
(Chen et al., 1996)
。
自从
Yanagisawa
和
Izui (1993)
在玉米中鉴定了
第一个
Dof
蛋白
MNB1
以来，越来越多的
Dof
基因在
不同植物中被预测或鉴定出来。通过全基因组测序
及比较基因组学分析，目前已在拟南芥和水稻基因
组中分别预测存在
36
个和
30
个
Dof
基因
(Lijavetzky
et al., 2003)
，大麦中有
26
个
(Moreno-Risueno et al.,
2007)
，大豆中有
28
个
(Kushwaha et al., 2011)
，小麦
中有
31
个
(Chen et al., 2005)
。但是，它们当中大部
分基因的功能尚未被阐述。
本研究在对
30
个
OsDof
基因及启动子区进行生
物信息学分析的基础上，利用荧光定量
RT-PCR
技术
分析了水稻根、茎、叶、种及幼苗中
OsDof
基因的表
达，并探讨了黄化、
ABA
、
NaCl
和
PEG
处理对幼苗
中
OsDof
基因表达的影响，为进一步阐述它们的生
物学功能提供线索。
1
结果与分析
1.1
OsDof
基因家族的生物信学分析
通过转录因子数据库
PlnTFDB
收集
30
个水稻
Dof
基因序列，它们分布于水稻
11
条染色体中
(11
号
染色体除外
)
，
1
号和
3
号染色体包含的数目最多，各
含有
6
个
Dof
基因
(
表
1)
。
OsDof
基因结构较为简单，
基因长度
528~2 583 bp
，其中
16
个基因
(
或
53.3%)
为
单外显子，
9
个
(30%)
含有
1
个内含子；
4
个基因
(
OsD-
of8, OsDof17, OsDof18
和
OsDof28
)
存在不同的转录
本，即选择性剪切。
OsDof
基因所编码的蛋白质长
度为
175~551
个氨基酸，
Dof
结构域位于其
N
端的
20AA
-
171AA
之间，
GO
分析显示它们均为
DNA
结合蛋白。
使用
PlantCARE
数据库
(Lescot et al., 2002)
对
OsDof
基因翻译起始密码子上游约
1.5 kb
的侧翼序列
进行顺式作用元件分析，发现它们除了具有
TATA-motif
、
CAAT-motif
等典型的真核生物顺式调
控元件外，还含有
60
多个其他重要的调控元件，主要
参与光反应、组织器官表达、激素反应、逆境反应
等
4
大生理现象的调控
(
表
2)
。光反应元件涉及的种类
和数目最多，分布于每个
OsDof
基因的上游调控区，
而且
G-box
和
SP1
元件存在于大部分水稻
Dof
基因上
游调控区。激素反应元件包括了
ABA
、
GA
、
SA
、
MeJA
及乙烯和生长素反应元件，分别存在于
10
、
10
、
8
、
16
、
3
、
5
个
OsDof
基因上游启动子区，组织表达
元件中有
17
个
OsDof
基因发现有含有种子表达元件
Skn
-
1
或
GCN4
，还发现
7
个
OsDof
基因上游启动子区
仅含有光反应元件，而不含组织器官表达、激素反
应、胁迫反应元件。以上结果暗示了
OsDof
基因表达
的多样性，可能参与多种胁迫的表达调控。
1.2
OsDof
基因家族的组织表达谱
通过
EST
数据库查询，共获得
21
个
OsDof
基因在
各种不同组织器官中的
EST
序列，除
OsDof6
、
OsDof9
和
OsDof26
外，其余
18
个基因在
3
个或
3
个以上组织
或器官中同时含有
EST
，表明了大部分
Dof
基因趋向
于多器官表达，暗示了
Dof
基因广泛参与水稻各器
官生长发育的表达调控。
(
图
1)
利用荧光定量
RT-PCR
技术进一步分析
OsDof
基因家族各个成员在粳稻日本晴植株的幼苗、根、
茎、叶、种等组织中的表达。其中，根、茎、叶等组
织取材于抽穗后期，种子取材于授粉后
5~10 d
。结
果显示除了
OsDof9
在检测的组织中检测不到表达信
号外，其它
OsDof
基因能在
1
个或多个组织中检测
到不同水平的表达，其中
22
个基因在三个及以上的
组织中表达。依表达水平的高低，可将
OsDof
基因
家族成员分为低、中、高丰度表达
3
大类：低丰度表
达基因的相对表达量为
0~5
，包括
11
个成员
(
图
1A)
；