DHS与eIF5A在杨树中生物学功能研究

eIF5A被认为是蛋白翻译起始因子，在真核生物中高度保守，是唯一含羧腐胺赖氨酸残基的蛋白质。DHS催化eIF5A翻译后进行羧腐胺赖氨酸修饰。eIF5A是目前发现的DHS唯一底物。在人与酵母中的研究表明，eIF5A及DHS与细胞中许多生命活动有关，但确切功能还不清楚。植物中为数不多的研究表明eIF5A可能与植物发生衰老及细胞程序性死亡有关，且抑制拟南芥、烟草等的DHS或eIF5A表达，可表现出抗旱、耐冷与耐盐碱的特征，其机制与确切功能还有待于精细研究。在林木植物中尚无任何有关的研究报道。本项申请以杨树为材料，拟通过对DHS和eIF5A表达特征、抑制与过表达的生物学效应及与其它已报道的植物衰老及细胞程序性死亡相关基因的关系等研究，进一步明确其生物学功能，并且拟探索通过抑制DHS和eIF5A的表达进行杨树遗传改良的可能性与途径。

eIF5A（eukaryotic translation initiation factor 5A）是一类分子量为16-18kd的蛋白质。DHS催化eIF5A翻译后进行羧腐胺赖氨酸修饰。eIF5A是目前发现的DHS唯一底物，在人与酵母中的研究表明，eIF5A及DHS与细胞中许多生命活动有关，植物中eIF5A可能与植物发生衰老及细胞程序性死亡有关，且抑制拟南芥、烟草等的DHS或eIF5A表达，可表现出抗旱、耐冷与耐盐碱的特征，在林木植物中尚无任何有关的研究报道。.本研究以白杨为主要研究对象，利用生物信息学分析，采用同源克隆的策略，分离出eIF5A基因家族中全部4个成员PtoeIF5A1-4以及DHS全长编码区、启动子及eIF5A基因家族的3’UTR区。GeXP及Real-time分析eIF5A及DHS的组织特异性表达及对胁迫的响应。分析表明：eIF5A1在次生木质部表达量最高，且受ABA、NaCl、干旱等胁迫，过量表达eIF5A1可以引起烟草叶片的早衰，白杨eIF5A1超量表达引起转基因拟南芥的生长加速，在T1代转基因植株中，株高较同时期野生型植株高10%（18/25）。eIF5A3是白杨eIF5A家族中茎中表达量最高的基因，在转基因白杨中主要定位于叶脉中，该蛋白可与EF2蛋白、CIPK2激酶互作，表明该蛋白在维管系统中起着重要的作用。通过对eIF5A功能的解析，将为通过基因工程的手段改良林木提供良好的候选基因。