Page 98 - 《广西植物》2024年第12期

２ ２ ５ ６ 广 西 植 物 ４４ 卷
ｇｅｎｅ (ＺｍＳＰＹ)ꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｆｉｒｓｔ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｄｏｍａｉｎꎬ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ＺｍＳＰＹ ｐｒｏｔｅｉｎ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄꎬ ａｎｄ ｃｌｏｎｅｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｆｒｏｍ ｍａｉｚｅ ｒｏｏｔ ｔｉｓｓｕｅ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ＧＦＰ ｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｔｅｉｎ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ. Ｔｈｅ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｍＳＰＹ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｏｒｍｏｎｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
(ＧＡꎬ ＩＡＡꎬ ６ＢＡꎬ ＡＢＡ) ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｈｏｒｍｏｎｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) ＺｍＳＰＹ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＴＰＲ ａｎｄ ＳＰＹ ｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｉｅｓꎬ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ＺｍＳＰＹ ｈａｄ ＴＰＲ
(Ｔｅｔｒａｔｒｉｃｏｐｅｐｔｉｄｅ ｒｅｐｅａｔ) ａｎｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｏｍａｉｎｓ. (２) Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＳＰＹｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄꎬ
ａｎｄ ＺｍＳＰＹ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｓｔｒｏｎｇ ｈｏｍｏｌｏｇｙ ｔｏ ＳＰＹ ｉｎ Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒ. (３) Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＤＳ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ
ＺｍＳＰＹ ｗａｓ ２ ７３６ ｂｐ. Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＺｍＳＰＹꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ９１１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ３３
ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓꎬ ｗａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ ｎｏｎ￣ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ. Ｉｔｓ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｄ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｌａｒｇｅｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ
ａｌｐｈａ ｈｅｌｉｘ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌ. (４) Ｔｈｅ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｍＳＰＹ ｗａｓ ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｌｙ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓ. (５)
Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＺｍＳＰＹ ｗａｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＧＡꎬ ＩＡＡꎬ ６ＢＡ ａｎｄ ＡＢＡꎬ ａｎｄ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｖａｒｉｏｕｓ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ＳＰＹ ｉｎ ｍａｉｚｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＰＹ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｏ￣ｆｕｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｅｒｅａｌ ｐｌａｎｔｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｍａｉｚｅꎬ ＺｍＳＰＹꎬ ｇｅｎｅ ｃｌｏｎｉｎｇꎬ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎꎬ ｈｏｒｍｏｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ

蛋白质糖基化修饰在动植物糖信号转导过程 茎的生长(Ａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)、开花诱导(Ｔｓｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ
中扮演着关键角色ꎬ对于维持细胞内环境平衡以及 ２００４)等过程中发挥着重要作用ꎮ ＳＰＹ 还参与调控
生长发育调控至关重要ꎮ 蛋白质氧连糖基化( Ｏ￣ 植物光信号(Ｚｅｎｔｅｌｌａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)、生物钟与节律
ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ)是糖信号转导的关键机制ꎬ其中 Ｏ￣岩 (Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ꎻ Ｘｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)、应答生物与非
藻糖基化修饰是蛋白质转录翻译后糖基化修饰的 生物胁迫(Ｑｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)等过程ꎮ 此外ꎬＳＰＹ 突变
主要部分之一ꎬ该环节主要表现在将岩藻糖残基结 体的多效性表型表明 ＳＰＹ 可能在调节多种细胞途径
合到 Ｎ￣聚糖、Ｏ￣聚糖以及糖脂分子上( Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ 的关键蛋白中发挥作用(Ｓｔｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ
２０２０)ꎮ 在动物体内ꎬＯ￣岩藻糖基化修饰普遍存在 玉米(Ｚｅａ ｍａｙｓ)是禾本科玉蜀黍属 １ 年生草本
且具有特异性ꎬ已经被证实与动物胚胎发育、细胞 植物ꎬ是世界上分布最广泛的粮食作物之一ꎬ其不
迁移、肿瘤生长、病灶转移等重要生理活动密切相 仅是我国畜牧业、养殖业和水产养殖业等行业的重

关(Ａｊｉｍａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻ Ｃｈａｂａｎａｉｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻ Ｌｅｎｇ 要饲料来源ꎬ而且还是食品、医疗卫生和轻工业以
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 植物中有关蛋白质糖基化的工作开 及化工业等行业的重要原料(高文成等ꎬ２０１６ꎻ许青
展相对较晚ꎬ目前仅在模式植物中报道较多ꎮ Ａｉｚｅｚｉ 青等ꎬ２０２３)ꎮ 目前ꎬ有关作物中蛋白糖基化的研究
等(２０２３) 研究显示ꎬ拟南芥中有两种 Ｏ￣糖基化修 还鲜有报道ꎮ Ｘｕ 等(２０１９) 对小麦的研究显示ꎬＯ￣
饰ꎬ是由 ＳＰＩＮＤＬＹ ( ＳＰＹ) 及 其 同 源 蛋 白 ＳＥＣＲＥＴ ＧｌｃＮＡｃ 信号能够通过调控冬小麦 ＶＲＮｓ 加速春化
ＡＧＥＮＴ(ＳＥＣ)分别介导的细胞内蛋白的岩藻糖(Ｏ￣ 作用ꎬ进而促进开花ꎬ揭示了 Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ 对于作物开
ｆｕｃｏｓｅ) 和 乙 酰 葡 糖 胺 ( Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ) 糖 基 化 修 饰ꎮ 花ꎬ乃至结实的重要作用ꎮ 当前ꎬ尚未见有关作物
ＳＰＹ 已被证实是一种作用于核质蛋白的新型 Ｏ￣岩 蛋白 Ｏ￣岩藻糖基化修饰的报道ꎮ 因此ꎬ本研究以玉
藻糖基转移酶(ｐｒｏｔｅｉｎ Ｏ￣ｆｕｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ)ꎬ在植物 米为研究对象ꎬ拟探讨:(１) ＺｍＳＰＹ 进化关系、蛋白
的生长发育中起到关键作用ꎮ ＳＰＹ 为糖基转移酶 质结构特征与理化性质ꎻ(２) ＺｍＳＰＹ 蛋白亚细胞定
ＧＴ４１ 家族成员(Ｃｕｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎬ尽管与人源 Ｎ￣乙 位特征ꎻ(３)ＺｍＳＰＹ 对外源激素信号的应答及其在
酰氨基葡萄糖转移酶 ＯＧＴ 高度同源ꎬ但与人源 ＯＧＴ 激素调控网络中的潜在功能ꎮ 本研究结果将为禾
功能存在差异ꎮ 除植物以外ꎬＳＰＹ 同源蛋白还存在 本科植物中岩藻糖基转移酶基因 ＺｍＳＰＹ 的功能挖
于原核生物、原生生物和藻类中ꎬ表明 ＳＰＹ 所催化 掘提供理论基础ꎬ也为植物蛋白的 Ｏ￣岩藻糖基化修
的蛋白发生 Ｏ￣岩藻糖基化修饰对于上述物种调控 饰相关研究提供数据支撑ꎮ
胞内 蛋 白 功 能 可 能 具 有 重 要 作 用 ( Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ
２０２２)ꎮ 已有的研究显示ꎬＳＰＹ 能够通过参与植物 １ 材料与方法
响应赤霉素、细胞分裂素等内源激素信号及转导过

程来调节植物生长、发育和生殖等生理过程(Ｂｉ ｅｔ １.１ 材料和试剂
ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎬ在植物的种子萌发(Ｌｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)、 Ｂ７３ 玉米与本生烟草(Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ) 培养