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Expression Profiling of Rice RNase T2 Proteins in Leaves and Seedlings under Salt-stressed Conditions

水稻核糖核酸酶T2蛋白质在叶片生长和盐胁迫过程中的表达研究



全 文 :  核 农 学 报  2013ꎬ27(6):0743 ~ 0749
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2012 ̄07 ̄02  接受日期:2012 ̄11 ̄28
基金项目:国家自然科学基金(31171528)
作者简介:曾祥然(1987 ̄)ꎬ女ꎬ河北保定人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向:蛋白质组学ꎮ Tel:0312 ̄7528787ꎻ E ̄mail:zengxiangran_mbb@ 126. com
通讯作者:刘国振(1964 ̄)ꎬ男ꎬ河北沧州人ꎬ教授ꎬ研究方向:植物分子生物学ꎮ Tel:13511038120ꎻ E ̄mail:gzhliu@ genomics. org. cn
文章编号:1000 ̄8551(2013)6 ̄0743 ̄07
水稻核糖核酸酶 T2 蛋白质在叶片生长和盐胁迫
过程中的表达研究
曾祥然  魏  健  贾  霖  关明俐  刘  钊  兰金苹  刘丽娟  李莉云  刘国振
(河北农业大学生命科学学院ꎬ河北 保定ꎬ071001)
摘  要:核糖核酸酶(Ribonucleasesꎬ RNaseꎬ RNS)T2 普遍存在于各种生物中ꎬ其保守性提示了功能的重
要性ꎮ 在水稻基因组中有 8 个 RNase T2 成员ꎬ本试验采用基于抗体的蛋白质组学策略ꎬ用免疫印迹
(Western BlottingꎬWB)技术检测了它们在叶片生长及盐胁迫条件下的表达ꎬ发现 OsRNS1 ̄OsRNS7 蛋白
质在叶片中有表达ꎬ其中 OsRNS4 主要在苗期表达ꎬ提示其在苗期发挥作用ꎬ其它蛋白质主要在成株期
表达ꎬ但没有检测到 OsRNS8 的表达ꎻ水稻 OsRNS4 在盐胁迫条件下表达上调ꎬ提示其可能在盐胁迫应
答过程中发挥作用ꎬ其它 RNase T2 蛋白质的表达大多随盐胁迫时间的延长而下降ꎮ 将 RNase T2 蛋白
质的表达与转录信号进行比较ꎬ发现二者在部分基因中有一定的相关性ꎮ 本试验获得的数据为揭示水
稻 RNase T2 基因的功能提供了线索ꎮ
关键词:水稻ꎻ核糖核酸酶(RNase)蛋白质ꎻ免疫印迹ꎻ基于抗体的蛋白质组学
    核糖核酸酶(RibonucleaseꎬRNaseꎬ RNS)的主要
功能是催化 RNA 的水解ꎬ它作用于 RNA 的 3′ꎬ5′ ̄磷
酸二酯键ꎬ产物是 5′ ̄磷酸核苷和 3′ ̄磷酸核苷[1]ꎮ 核
糖核酸酶在生命活动中发挥着重要的调节作用ꎮ 生物
中的核糖核酸酶分为 RNase T1、RNase T2 和 RNase A
3 种类型ꎮ RNase A 类型主要存在于动物中[2]ꎬRNase
T1 在真菌和细菌中比较常见ꎬ而 RNase T2 存在于几
乎所有的生物中ꎬ包括植物、动物、真菌、细菌及病毒
等[3 - 5]ꎮ
植物基因组测序的成果对系统了解核糖核酸酶编
码基因中的存在提供了方便ꎮ 在拟南芥基因组中有 5
个 RNase T2 成员ꎬ其中 AtRNS1、AtRNS3、AtRNS4 和
AtRNS5 属于 Class I 亚类成员ꎬ而 AtRNS2 属于 Class
II亚类成员[6 - 7]ꎮ 现有报道表明ꎬAtRNS1 是分泌蛋白
质[8]ꎬ受磷饥饿[9]、衰老[10]、伤害[11 - 12]和 ABA[13 - 14]
的诱导上调ꎬ用反义技术下调体内的 AtRNS1 可使拟
南芥的花色素含量提高[9]ꎮ AtRNS2 是胞内蛋白
质[8]ꎬ在花中高表达ꎬ且在根、茎和叶片中表达ꎬ在衰
老过程中ꎬRNS2 在叶片和花瓣中的表达明显上升[10]ꎮ
磷饥饿也能诱导 RNS2 的表达提高ꎬAtRNS2 在拟南芥
中可能负责磷的转移[14 - 15]ꎮ 另外ꎬAtRNS2 对核糖体
RNA(rRNA)的重复利用起关键作用ꎬ在 rns2 突变体
中ꎬrRNA 有更长的半衰期ꎬ而正常的 rRNA 降解速度
对保证细胞的代谢平衡是至关重要的[16]ꎮ 下调体内
的 AtRNS2 也可使拟南芥的花色素含量提高[8]ꎮ 与
AtRNS1 不同ꎬAtRNS3 在磷饥饿时的转录水平保持稳
定ꎬ在衰老过程中ꎬAtRNS1 和 AtRNS3 都可被轻度的
诱导[9]ꎮ AtRNS4 和 AtRNS5 的功能尚未见报道ꎮ
在水稻基因组中共鉴定到 8 个 RNase T2 成员ꎬ其
中 OsRNS2 和 OsRNS6 属于 Class I 亚类ꎬ OsRNS1、
OsRNS3、OsRNS4、OsRNS5、OsRNS7 和 OsRNS8 等 6 个
成员属于 Class II 亚类ꎮ 用 RT ̄PCR 对成株期的水稻
根、叶片、茎和小花组织中 RNase T2 基因的转录进行
分析发现ꎬOsRNS2、OsRNS3、OsRNS4 和 OsRNS8 在 4
种组织中呈组成型转录ꎬOsRNS1、OsRNS5、OsRNS6 和
OsRNS7 的转录则具有一定的组织特异性ꎬ其中
OsRNS1 和 OsRNS7 只在根中转录ꎬOsRNS5 在茎和小
花中转录ꎬOsRNS6 在除叶片之外的组织中转录[17]ꎮ
根据转录数据分析还发现ꎬ大多数水稻 RNase T2 基因
都受非生物胁迫的诱导ꎬ如盐胁迫可以强烈诱导
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核  农  学  报 27 卷
OsRNS3、OsRNS4 和 OsRNS5 的转录ꎬ并抑制 OsRNS1
的转录ꎬ干旱会诱导 OsRNS3 但抑制 OsRNS1 的转录ꎮ
此外ꎬRNase T2 基因的转录也受砷、冷和低氧胁迫的
影响[17]ꎮ
目前对水稻 RNase T2 的研究所依据的主要是转
录信息ꎬ对蛋白质表达的研究尚未开展ꎮ 蛋白质是生
物功能的主要执行者ꎬ显然ꎬ蛋白质的表达信息对了解
其功能将有直接的帮助ꎮ RNase T2 蛋白质作为一类
重要的蛋白质家族ꎬ它们在水稻正常生长以及在盐胁
迫过程中功能也尚未报道ꎮ 为此ꎬ本试验制备了水稻
RNase T2 蛋白质特异的抗体ꎬ借助免疫印迹(Western
Blottingꎬ WB)技术分析了这些蛋白质在叶片生长和盐
胁迫条件下的表达谱ꎬ并与 RNase T2 基因的转录进行
了分析比较ꎬ旨在为进一步进行水稻 RNase T2 基因的
功能分析提供线索ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  水稻材料
水稻品种 93 - 11 的苗期培养条件为 26℃ꎬ光照 /
黑暗周期为 12 h / 12 hꎬ取幼苗株高为 1、2、5、10 和 15
cm的地上部ꎬ分蘖期、孕穗期、开花期、成熟期的叶片
取自河北保定大田栽培的水稻ꎬ各时期的具体叶片形
态描述参见文献[18]ꎮ 样品采集后液氮速冻ꎬ保存于
- 70℃冰箱中备用ꎮ
1􀆰 2  水稻幼苗的盐胁迫处理
用 1 / 2 的 Hogland培养液[19]在光照培养箱中培养
水稻幼苗ꎬ培养条件为 12h / 12h 光照 /黑暗ꎬ培养温度
为 30℃ꎬ培养 14 d 的水稻幼苗用 200 mmol􀅰L - 1的
NaCl进行胁迫处理ꎬ在胁迫处理后 0h、4h、12h、1d、2d、
3d、5d、7d 和 8d 取样ꎮ 地上部取材后经液氮速冻ꎬ保
存于 - 70℃冰箱备用ꎮ
1􀆰 3  多克隆抗体的制备
抗 RNS4 的抗体制备以重组表达的蛋白质为免疫
原ꎬ具体做法是以水稻 cDNA文库的混合质粒 DNA为
模 板ꎬ 以 上 游 引 物 5′ ̄GGAATTC
ATGGAGCAGAGGAAATTTTTG ̄3′ 和 下 游 引 物 5′ ̄
CCCAAGCTT TTAGGCCAGCACAGTTTCAG ̄3′ 进 行
PCR扩增获得全长(252 个氨基酸)的 RNS4 基因ꎬ克
隆到 pGST表达载体中ꎬ在大肠杆菌中诱导表达纯化
后用作制备 RNS4 抗体的免疫原ꎬ详细步骤参见本实
验室以前的报道[20]ꎮ 用 BEPITOPE 软件[21]进行其它
RNase T2 家族蛋白质抗原决定簇的预测ꎬ合成的多肽
经孔钥兰(keyhole limpet hemocyaninꎬKLH)偶联后免
疫新西兰大白兔获得多抗血清ꎬ抗体制备工作由北京
华大蛋白质研发中心有限公司完成ꎮ 水稻 RNase T2
家族的 Locus号、蛋白质分子量、多肽序列或克隆片段
等详细信息见表 1ꎮ
表 1  水稻核糖核酸酶 T2 蛋白质家族信息
Table 1  Family information of rice RNase T2 protein
基因名称
Gene name
编号
Locus No.
注释
Brief annotation
免疫原序列
Antigen sequence
分子量
MW/ kDa
OsRNS1 Os07g43670 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed SDDESYSLGSIRD 28􀆰 7
OsRNS2 Os01g67180 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed TYDPIVHANSTREI 31􀆰 6
OsRNS3 Os08g33710 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed SKVSDLLGSMRSE 24􀆰 8
OsRNS4 Os09g36680 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed 全 长 ( full length )252AA 28􀆰 4
OsRNS5 Os09g36700 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed TNSTKSYAAADAID 28􀆰 4
OsRNS6 Os01g67190 Ribonuclease T2 family domain containing proteinꎬ expressed STEGISNQVNVEH 31􀆰 6
OsRNS7 Os07g43600 Ribonuclease T2 family domain containing protein DEKTYTLGEISDAL 27􀆰 2
OsRNS8 Os07g43640 Ribonuclease T2 family domain containing protein KNKAGDTLLSEVR 29􀆰 7
1􀆰 4  水稻样品总蛋白质的提取与WB检测
将冻存的水稻样品用预冷的研钵在液氮中充分研
磨ꎬ将粉末分装到预冷的离心管中ꎬ按 3∶ 8(样品:蛋白
提取液) 的比例加入相应体积的蛋白质提取液
(62􀆰 5mmol􀅰L - 1 TrisꎬpH 值 7􀆰 4ꎬ10%甘油ꎬ2% SDSꎬ
1mmol􀅰L - 1 PMSFꎬ2mmol􀅰L - 1 EDTAꎬ5% β ̄巯基乙
醇)ꎬ充分混匀 5 次ꎬ在冰上放置 10minꎬ每隔 2 min 震
荡 1 次ꎬ在低温下 12 000r􀅰min - 1离心 20min 取上清ꎬ
获得水稻总蛋白质ꎮ 将总蛋白质用 SDS ̄PAGE 分离后
转膜进行 WB分析ꎬ具体检测步骤参见本实验室以前
的描述[18]ꎮ 用 anti ̄HSP抗体[22]的检测结果作为蛋白
质等量加样的标志ꎮ
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  6 期 水稻核糖核酸酶 T2 蛋白质在叶片生长和盐胁迫过程中的表达研究
1􀆰 5  WB信号的采集与分析
用 ImageMaster 2D Platinum软件扫描 Χ光片上的
WB条带信号ꎬ计算 3 次 WB 信号的平均值及方差ꎬ将
最高的 WB信号值设为 10ꎬ相对比较不同样品表达信
号的强度ꎮ
1􀆰 6  水稻 RNase T2 基因家族的转录信号分析
从 水 稻 MPSS ( Massively Parallel Signature
Sequencing)网站(http: / / mpss. udel. edu / #rice / ) [23]下
载水稻转录信息ꎬ从中挑选标明来自水稻不同时期的叶
片、14 d幼苗和盐胁迫处理材料的转录数据ꎬ用 RNase
T2基因序列筛选对应的表达 Tag数ꎬ按每千万 Tag数的
特定基因表达次数做图ꎬ进行基因转录的相对比较ꎮ
注:上部图片为用相应抗体检测叶片总蛋白质的 WB结果ꎻ中部为用 HSP检测的结果(示样品的等量加样)ꎻ下部为采集 3 次 WB 数据ꎬ计算平均
值和方差绘制的折线图ꎮ 泳道 1 - 9 分别代表苗期 1cm、2cm、5cm、10cm、15cm和分蘖期、孕穗期、开花期以及成熟期叶片的总蛋白质样品ꎮ
Note:Upper panels: WB detection of the expression of RNase T2 proteins at different time points in rice leavesꎻ Middle panels: WB detection of the
expression of HSP protein to demonstrate equal loadingꎻ Lower panels: Plot of average and standard deviation among three repeats of WB analysis. Lanes 1
- 9: Protein samples isolated from rice leaves at 1cmꎬ 2cmꎬ 5cmꎬ 10cmꎬ 15cm at seedling stage and at tilleringꎬ bootingꎬ flowering and maturation stages.
图 1  水稻 RNase T2 家族蛋白质在叶片生长过程中的表达
Fig. 1  The expression of RNase T2 proteins in rice leaves
2  结果与分析
2􀆰 1  水稻 RNase T2 家族蛋白质在叶片生长过程中
的表达
取水稻苗期不同株高地上部和分蘖期、孕穗期、开
花期和成熟期的叶片ꎬ提取总蛋白质ꎬ通过 SDS ̄PAGE
分离后用 RNase T2 抗体进行 WB分析ꎬ结果如图 1 所
示ꎮ RNase T2 家族蛋白质的预期分子量大都在 24 -
32 kDa 之 间ꎮ 由 图 1 可 见ꎬ OsRNS1、 OsRNS2、
OsRNS3、OsRNS4、OsRNS6 和 OsRNS7 蛋白质的表观分
子量与预期接近ꎬOsRNS5 蛋白质的表观分子量略高
于预期ꎬ可能是其修饰的产物ꎬWB 结果提示这些
RNase T2 蛋白质在正常生长的叶片中有表达ꎮ
OsRNS8 对应的抗体未能检测到清晰的条带(数据未
附)ꎬ提示 OsRNS8 在叶片中不表达或表达量极低ꎮ 总
体来看ꎬ虽然部分 WB 结果中也能看到一些非特异性
条带ꎬ但大都可以检测到清晰的主带ꎬ说明制备的抗体
具有较强的特异性ꎮ 比较 RNase T2 蛋白质在叶片中
的表达可以发现ꎬ叶片中 RNase T2 蛋白质的表达有不
同的模式ꎬOsRNS4 主要在苗期表达ꎬ成株期后检测不
到 表 达ꎬ 而 OsRNS1、 OsRNS2、 OsRNS3、 OsRNS5、
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OsRNS6 和 OsRNS7 在苗期表达很低ꎬ在成株期的表达
提高ꎬ其中 OsRNS2、OsRNS3 和 OsRNS5 的表达在成熟
期又有所下降ꎬ而 OsRNS1、OsRNS6 和 OsRNS7 的表达
较为恒定ꎮ 根据 RNase T2 蛋白质的表达模式可以推
测ꎬ OsRNS4 主要在苗期发挥作用ꎬ 而 OsRNS1、
OsRNS2、OsRNS3、OsRNS5、OsRNS6 和 OsRNS7 的功能
主要体现在成株期ꎮ
2􀆰 2  水稻 RNase T2 基因在叶片生长过程中的转录
采集 MPSS数据库中 RNase T2 基因的转录信息ꎬ
对苗期和分蘖期叶片的转录强度进行相对比较(图
2)ꎬ发现 OsRNS1、OsRNS6、OsRNS7 和 OsRNS8 未检测
到转录信号ꎬOsRNS2、OsRNS3 和 OsRNS4 的 MPSS 信
号略高ꎬ而 OsRNS5 的信号很低ꎮ 比较两个时期叶片
中的转录强度ꎬ可以看出 OsRNS2 和 OsRNS3 在苗期
叶片中转录水平高于分蘖期ꎬ而 OsRNS4 在分蘖期叶
片中转录水平较高ꎮ
注:横坐标为不同的水稻 RNaseT2 基因ꎬ 纵坐标为每千万 MPSS tag
中 RNaseT2 基因的转录次数ꎮ 白框代表对照的苗期叶片 MPSS tag
      数ꎬ黑框代表分蘖期叶片 MPSS tag数ꎮ
Note:X ̄axis designates the name of RNase T2 genesꎻ Y ̄axis designates
the number of transcripts per 10 million MPSS tags for RNase T2 genes.
White boxes designates the MPSS tag numbers from rice leaves at seedling
stageꎬ black boxes designates the MPSS tag numbers from rice leaves at
      tillering stage.
图 2  水稻 RNase T2 家族基因在苗期
和分蘖期叶片中的转录分析
Fig. 2  Transcriptional comparison of rice RNase T2
genes in leaves at seedling stage and tillering stage.
2􀆰 3  水稻 RNase T2 蛋白质在盐胁迫条件下的表达
将培养 14 d的水稻幼苗用 200 mmol􀅰L - 1的 NaCl
处理ꎬ在不同时间点的形态照片可参见文献[24]ꎮ 在
盐胁迫处理的不同时间点取材ꎬ将总蛋白质进行 SDS ̄
PAGE分离后转移到 PVDF 膜上ꎬ用 RNase T2 蛋白质
特异抗体检测其表达(图 3)ꎮ 由图 3 可见ꎬOsRNS1 蛋
白质在盐处理后 4 h的表达有所上调ꎬ随后表达下降ꎮ
OsRNS2、OsRNS5、OsRNS6 和 OsRNS7 的表达在盐处理
最初几天内表达上调ꎬ但随后表达下降ꎮ OsRNS3 的
表达未见到明显的变化ꎮ 有意思的是ꎬOsRNS4 在盐
胁迫条件下持续表达升高ꎬ提示其在盐胁迫应答过程
可能具有独特的功能ꎮ 值得指出的是ꎬ在盐胁迫处理
后期ꎬ水稻幼苗已经处于濒死的状态ꎬ但用 HSP 抗体
检测或对总蛋白质进行考染检测(数据未附)仍能看
到相似的总蛋白质含量ꎬ说明总蛋白质含量并没有发
生明显的变化ꎬ这一数据也为我们对 RNase T2 蛋白质
的相对比较提供了较好的参照ꎮ
2􀆰 4  水稻 RNase T2 基因的在盐胁迫条件下的转录
采集 MPSS 数据库中在盐胁迫条件下 RNase T2
基因的转录信息ꎬ与未经盐胁迫处理的对照植株的转
录强度进行相对比较(图 4)ꎬ发现 OsRNS2、OsRNS3 和
OsRNS4 在盐胁迫条件下均表现下调ꎬ说明这 3 个基
因的转录都受到了抑制ꎮ
3  讨论
RNase T2 属于核糖核酸酶家族ꎬ在各种生物中高
度保守ꎮ 虽然对其酶活特性有了一定的了解ꎬ但对其
生物功能的了解还十分有限ꎬ早期的报道表明核糖核
酸酶参与多种植物生理过程ꎬ如磷缺乏、衰老、机械伤
害、ABA处理等[9 - 14]ꎮ 在全基因组测序的基础上ꎬ已
经鉴定出所有的 RNase T2 基因ꎬ了解它们在正常生长
和逆境胁迫条件下的转录与表达信息将为了解其功能
提供基础数据ꎮ 本试验采用基于抗体的蛋白质组学策
略ꎬ通过制备 RNase T2 蛋白质特异的抗体ꎬ采用免疫
印迹方法系统分析了其在叶片生长不同时间点和盐胁
迫条件下的蛋白质表达谱ꎬ并与水稻 RNase T2 基因的
转录进行了比较ꎮ
本试验发现ꎬ在水稻正常生长叶片中 RNase T2 蛋
白质的表达有不同的模式ꎬ其中 OsRNS4 蛋白质主要
在苗期表达ꎬ成株期后表达下降直至检测不到ꎬ而
MPSS数据表明随植株生长ꎬ其转录水平有所增加ꎮ
OsRNS1、 OsRNS2、 OsRNS3、 OsRNS5、 OsRNS6 和
OsRNS7 在苗期表达很低ꎬ但在成株盛期表达较高ꎬ其
中 OsRNS2、OsRNS3 和 OsRNS5 的蛋白质表达在成熟
期又有所下降ꎬ与 OsRNS2 和 OsRNS3 的转录数据变
化趋势相吻合ꎮ 而 OsRNS1、OsRNS6 和 OsRNS7 的蛋
白质表达较为恒定ꎮ 此外ꎬ我们还检测了 RNase T2 蛋
白质在水稻种子萌发过程中的表达ꎬ均未检测到表达
信号(数据未附)ꎬ说明这些 RNase T2 蛋白质是在种
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  6 期 水稻核糖核酸酶 T2 蛋白质在叶片生长和盐胁迫过程中的表达研究
注:上部图片为用相应抗体检测叶片总蛋白质的 WB结果ꎻ中部为用 HSP检测的结果(示样品的等量加样)ꎻ下部为采集 3 次 WB 数据ꎬ计算平均
      值和方差绘制的折线图ꎮ 泳道 1 - 9 分别代表盐胁迫后 0h、4h、12h、1d、2d、3d、5d、7d和 8d的总蛋白质样品ꎮ
Note: Upper panels: WB detection of the expression of RNase T2 proteins at different time points in salt ̄stressed seedlingsꎻ Middle panels: WB detection of
the HSP protein to demonstrate equal loadingꎻ Lower panels: Plot of average and standard deviation among three repeats of WB analysis. Lanes 1 - 9:
      Protein samples isolated from rice seedlings at 0hꎬ 4hꎬ 12hꎬ 1dꎬ 3dꎬ 5dꎬ 7d and 8d after stressed by sodium chloride.
图 3  水稻 RNase T2 家族蛋白质在盐胁迫条件下的表达
Fig. 3  The expression of RNase T2 proteins under salt ̄stressed conditions at seedling stage
子萌发后新合成的ꎬ其中大部分 RNase T2 蛋白质的合
成可能受光的调控ꎮ 根据这些蛋白质的具体表达模
式ꎬ可以大致推测其发挥功能的时期和部位ꎬ比如
OsRNS4 主要在苗期发挥作用ꎬ而 OsRNS1、OsRNS2、
OsRNS3、OsRNS5、OsRNS6 和 OsRNS7 的功能主要体现
在成株期ꎮ
有报道表明ꎬOsRNS3、OsRNS4 和 OsRNS5 的转录
在盐胁迫过程中诱导上调[16]ꎮ 在本试验中发现ꎬ在盐
胁迫处理条件下 OsRNS1 的表达明显下调ꎬ这种下调
趋势在胁迫 4 h后就可以观察到ꎻOsRNS3 蛋白质的表
达较为恒定ꎬ没有明显变化ꎬ但其转录强度在盐胁迫后
有所下降ꎻOsRNS2、OsRNS5、OsRNS6 和 OsRNS7 的表
达呈现先上调后下调的特点ꎬ推测这些蛋白质的表达
变化是盐胁迫条件下的瞬时反应ꎮ 由于转录信号过
低ꎬ无从了解其在胁迫过程中的转录变化ꎬ值得指出的
是ꎬOsRNS4 的表达在盐胁迫条件下呈现持续表达升
高ꎬ推测该蛋白质在盐胁迫反应发挥作用ꎬ该蛋白质的
表达可以看做是盐胁迫条件下的标志物ꎬ对 OsRNS4
功能的研究将是主要工作方向ꎮ
本试验通过制备 RNase T2 蛋白质的特异抗体ꎬ利
用 WB技术分析获得了 RNase T2 蛋白质在叶片生长
和盐胁迫条件下的表达谱ꎬ这种基于抗体的蛋白质组
学策略可以直观地鉴定特定蛋白质的表达变化[25]ꎬ相
对于基于质谱的蛋白质组学策略而言ꎬ这种策略具有
更高的灵敏度、特异性并易于操作ꎮ 本试验中所制备
的抗体大都具有良好的检测效果ꎬ能够特异性地识别
目的条带ꎬ所以还可能用于 RNase T2 家族的其它相关
研究ꎬ如检测它们在其它部位、其它生物或非生物逆境
胁迫条件下的表达ꎬ进行蛋白质的组织或亚细胞定位
以及调查与其它蛋白质的相互作用等ꎮ
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注:横坐标为不同的水稻 RNS 基因ꎬ 纵坐标为每千万 MPSS tag 中
RNS基因的转录次数ꎮ 白框代表正常水稻叶片 MPSS tag数ꎬ黑框代
      表盐胁迫处理条件下的叶片 MPSS tag数ꎮ
Note: X ̄axis designates the name of rice RNase T2 genesꎻ Y ̄axis
designates the number of transcripts per 10 million MPSS tags for RNase
T2 genes. White boxes designates the MPSS tag numbers from normal rice
leavesꎬ black boxes designates the MPSS tag numbers from salt ̄stressed
      rice leaves.
图 4  水稻 RNase T2 家族基因在盐胁
迫条件下的转录分析
Fig. 4  Transcriptional comparison of rice RNase T2
genes in leaves at seedling stage under salt stress.
4  结论
水稻 OsRNS1 ̄OsRNS7 蛋白质在叶片中表达ꎬ其中
OsRNS4 主要在苗期表达ꎬ提示其在苗期发挥作用ꎬ其
它蛋白质主要在成株期表达ꎬ可能受光合作用的诱导
并在随后的生长中发挥作用ꎻ水稻 OsRNS4 在盐胁迫
条件下表达上调ꎬ提示其可能在盐胁迫应答过程中发
挥作用ꎬ其它 RNase T2 蛋白质的表达大多随盐胁迫时
间的延长而下降ꎻ在水稻正常生长和盐胁迫条件下
RNase T2 基因的转录和翻译信号有一定的相关性ꎬ但
二者间也有明显的区别ꎮ
参考文献:
[ 1 ]  Deshpande R Aꎬ Shankar V. Ribonucleases from T2 family [ J] .
Critical Reviews Microbiologyꎬ 2002ꎬ 28(2): 79 - 122
[ 2 ]  Rosenberg H F. RNase A ribonucleases and host defense: an
evolving story [ J] . Journal of Leukocyte Biologyꎬ 2008ꎬ 83 (5):
1079 - 1087
[ 3 ]  Luhtala Nꎬ Parker R. T2 Family Ribonucleases: Ancient enzymes
with diverse roles [ J] . Trends in Biochemical Sciencesꎬ 2010ꎬ 35
(5): 253 - 259
[ 4 ]  Irie M. Structure ̄function relationships of acid ribonucleases:
lysosomalꎬvacuolarꎬ and periplasmic enzymes [J] . Pharmacology &
Therapeuticsꎬ 1999ꎬ 81(2): 77 - 89
[ 5 ]  Hillwig M Sꎬ Rizhsky Lꎬ Wang Yꎬ Umanskaya Aꎬ Essner J Jꎬ
MacIntosh G C. Zebrafish RNase T2 genes and the evolution of
secretory ribonucleases in animals [ J] . BMC Evolutionary Biologyꎬ
2009ꎬ 9: 170
[ 6 ]   Taylor C Bꎬ Green P J. Genes with homology to fungal and S ̄Gene
RNases are expressed in Arabidopsis thaliana [J] . Plant Physiologyꎬ
1991ꎬ 96(3): 980 - 984
[ 7 ]  Igic Bꎬ Kohn J R. Evolutionary relationships among self ̄
incompatibility RNases [J] . Proceedings of the National Academy of
Sciencesꎬ USAꎬ 2001ꎬ 98(23): 13167 - 13171
[ 8 ]   Bariola P Aꎬ MacIntosh G Cꎬ Green P J. Regulation of S ̄like
Ribonuclease Levels in ArabidopsisꎬAntisense Inhibition of RNS1 or
RNS2 Elevates Anthocyanin Accumulation [ J] . Plant Physiologyꎬ
1999ꎬ 119ꎬ 331 - 342
[ 9 ]  Bariola P Aꎬ Howard C Jꎬ Taylor C Bꎬ Verburg M Tꎬ Jaqlan V Dꎬ
Green P J. The Arabidopsis ribonuclease gene RNS1 is tightly
controlled in response to phosphate limitation [ J ] . The Plant
Journalꎬ 1994ꎬ 6(5):673 - 685
[10]  Taylor C Bꎬ Bariola P Aꎬ Delcardayre S Bꎬ Raines R Tꎬ Green P J.
RNS2:A senescence ̄associated RNase of Arabidopsis that diverged
from the S ̄RNases before speciation [ J ] . Proceedings of the
National Academy of Sciencesꎬ USAꎬ 1993ꎬ 90(11): 5118 - 5122
[11]   Giuseppe Dꎬ James F. Ribonucleases: Structures and Functions
[M]. New York: Academic Pressꎬ 1997: 163 - 190
[12]  Liang Lꎬ Lai Zꎬ Ma Wꎬ Zhang Yꎬ Xue Y. AhSL28ꎬ a senescence
and phosphate starvation ̄induced S ̄like RNase gene in Antirrhinum
[J] . Biochimica et Biophysica Acta ̄Gene Structure and Expressionꎬ
2002ꎬ 1579(1): 64 - 71
[13]  Hillwig M Sꎬ Lebrasseur N Dꎬ Green P Jꎬ MacIntosh G C. Impact of
transcriptionalꎬABA ̄dependentꎬand ABA ̄independent pathways on
wounding regulation of RNS1 expression [ J] . Molecular Genetics
and Genomicsꎬ 2008ꎬ 280(3): 249 - 61
[14]  Lebrasseur N Dꎬ MacIntosh G Cꎬ Perez ̄Amador M Aꎬ Maki Saitohꎬ
Green P J. Local and systemic wound ̄induction of RNase and
nuclease activities in Arabidopsis: RNS1 as a marker for a JA ̄
independent systemic signaling pathway [ J] . The Plant Journalꎬ
2002ꎬ 29(4): 393 - 403
[15]  Ohno Hꎬ Ehara Y. Expression of ribonuclease gene in mechanically
injured of virus ̄inoculated Nicotiana tabacum leaves [ J] . Tohoku
Journal of Agricultural Researchꎬ 2005ꎬ 55(3 - 4): 99 - 109
[16]  Hillwig M Sꎬ Contento A Lꎬ Meyer Aꎬ Ebany Dꎬ Bassham D Cꎬ
MacIntosh G C. RNS2ꎬa conserved member of the RNase T2 familyꎬ
is necessary for ribosomal RNA decay in plants [J] . Proceedings of
the National Academy of Sciencesꎬ USAꎬ 2011ꎬ 108: 1093 - 1098
[17]   MacIntosh G Cꎬ Hillwig M Sꎬ Meyer Aꎬ Flagel L. RNase T2 genes
from rice and the evolution of secretory ribonucleases in plants [J] .
Molecular Genetics and Genomicsꎬ 2010ꎬ 283(4): 381 - 396
[18]  兰金苹ꎬ 李莉云ꎬ 贾霖ꎬ 曹英豪ꎬ 白辉ꎬ 陈浩ꎬ 刘胜南ꎬ 吴琳ꎬ
刘国振. 叶绿体基因编码蛋白质在水稻叶片生长过程中的表达
研究 [J] . 生物化学与生物物理进展ꎬ2010ꎬ 38: 652 - 660
[19]  Epstein E. Mineral nutrition of plants: principles and perspectives
847
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2013ꎬ27(6):0743 ~ 0749
[M]. New York: Wileyꎬ 1972
[20]  白辉ꎬ 王宪云ꎬ 曹英豪ꎬ 李晓明ꎬ 李莉云ꎬ 陈浩ꎬ 刘丽娟ꎬ 朱健
辉ꎬ 刘国振. 水稻叶绿体蛋白质在生长发育过程中的表达研究
[J] . 生物化学与生物物理进展ꎬ 2010ꎬ 37(9): 988 - 995
[21]  Odorico Mꎬ Pellequer J L. BEPITOPE: Predicting the location of
continuous epitopes and patterns in proteins [J] . Journal Molecular
Recognitionꎬ 2003ꎬ 16(1): 20 - 22
[22]  Li Xꎬ Bai Hꎬ Wang Xꎬ Li Lꎬ Cao Yꎬ Wei Jꎬ Liu Yꎬ Liu Lꎬ Gong
Xꎬ Wu Lꎬ Liu Sꎬ Liu G. Identification and validation of rice
reference proteins for Western blotting [J] . Journal of Experimental
Botanyꎬ 2011ꎬ 62: 4763 - 4772
[23]   Nakano Mꎬ Nobuta Kꎬ Vemaraju Kꎬ Tej SSꎬ Skogen JWꎬ Meyers
BC. Plant MPSS databases: Signature ̄based transcriptional
resources for analyses of mRNA and small RNA [J] . Nucleic Acids
Researchꎬ 2006ꎬ 34: D731 - D735
[24]  刘钊ꎬ 贾霖ꎬ 贾盟ꎬ 关明俐ꎬ 曹英豪ꎬ 刘丽娟ꎬ 曹振伟ꎬ 李莉云ꎬ
刘国振. 水稻 PP2Ac 类磷酸酶蛋白质在盐胁迫下的表达研究
[J] . 中国农业科学ꎬ 2012ꎬ 45(12):2339 - 2345
[25]   刘国振ꎬ 刘斯奇ꎬ吴琳ꎬ徐宁志. 基于抗体的水稻蛋白质组学 -
开端与展望 [J] . 中国科学: 生命科学ꎬ 2011ꎬ 41(3): 173 -
177
Expression Profiling of Rice RNase T2 Proteins in Leaves and Seedlings
under Salt ̄stressed Conditions
ZENG Xiang ̄ran  WEI Jian  JIA Lin  GUAN Ming ̄li  LIU Zhao  LAN Jin ̄ping
LIU Li ̄juan  LI Li ̄yun  LIU Guo ̄zhen
(College of Life Sciencesꎬ Agricultural University of Hebeiꎬ Baodingꎬ Hebei  071001)
Abstract:Ribonucleases (RNaseꎬ RNS)T2 are found in almost all kinds of organismsꎬ the conservation suggested the
importance of their functions. Eight RNase T2 members are present in the rice (Oryza sativa L. ) genome. Using
antibody ̄based proteomics strategyꎬ the expression patterns of the RNase T2 proteins in leaves and seedlings under salt ̄
stressed conditions were surveyed by Western blotting (WB). The results indicated that the OsRNS1 ̄OsRNS7 proteins
were expressed in leavesꎬ while the expression of OsRNS8 was not detected. Interestinglyꎬ the OsRNS4 protein was
mainly expressed in seedling stageꎬ revealing that it played a role in seedling stage. The other proteins were expressed in
adult stages. The expression of OsRNS4 protein was up ̄regulated under salt ̄stressed conditionꎬ suggesting that it plays a
role in the response to salt ̄stressꎬ while the expressions of most of the other RNase T2 proteins were down ̄regulated
under the stressed condition. Comparison between the protein expression abundance and transcriptional intensity revealed
that certain correlations existed in some genes. Taken togetherꎬ the data obtained in this experiment provides interesting
clues for uncovering the function of rice RNase T2 genes.
Key words:Rice (Oryza sativa L. )ꎻ Ribonucleases proteinsꎻ Western blottingꎻ Antibody ̄based proteomics
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