棉花核酸外切酶基因GhWRN的克隆及功能验证
2021-06-19薛羽君魏恒玲王寒涛马亮程帅帅郝蓬勃顾丽姣付小康芦建华喻树迅
薛羽君,魏恒玲,王寒涛,马亮,程帅帅,郝蓬勃,顾丽姣,付小康,芦建华,喻树迅
(中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点试验室,河南安阳455000)
作为1种水解磷酸键的酶,核酸酶可以剪切核酸中的3′或者5′磷酸二酯键,它对DNA和RNA的剪切催化功能是各种生命体中必不可少的。例如,5′-3′核酸外切酶和核酸内切酶参与DNA复制过程,同时也是移除RNA引物的必需组分;3′-5′核酸外切酶是DNA校正修复过程的必需组分,因此核酸酶的活性是DNA完整复制的保证[1-4]。核酸酶突变的植物,在种子发育、管状细胞及维管组织发育中都显现出不同程度的生长发育障碍。核酸酶功能缺失的高等植物会因核酸降解失衡从而出现各种畸形发育,也会影响植物幼苗期的光形态建成,从而造成植株的生长停滞与死亡。如百日草(Zinnia elegans)的核酸内切酶ZEN1在不影响液泡形态的前提下调节细胞核中DNA的降解,从而特异地调控管状细胞的衰 老 和 死 亡[5]。杜 仲(Eucomm ia ulmoides)中 的EuCaN1和EuCaN2基因编码Ca2+依赖的核酸内切酶,定位于细胞核,具有降解DNA的功能。这2个基因经RNA干扰后,其转基因植株的次级木质部出现分化异常的情况[6]。对拟南芥(Arabidopsis thaliana)核酸内外切酶研究发现,核酸内外切酶突变体出现植株发育畸形的表型。在菜豆(Phaseolus coccineus)相关研究中发现,DNA降解对各器官的平衡和发育起到了重要的作用[7-8]。PARN(Poly A-specific 3′-5′ribonuclease,多聚腺苷酸特异性核酸酶)能高效降低真核生物mRNA的聚腺苷酸尾,缺乏PARN的拟南芥胚发育明显受阻,并且在光形态建成时期子叶会弯曲并停止生长,表明RNA的降解影响植物的生长发育过程[9]。……
