金属硫蛋白(Metallothioneins)是一种分子量小、富含半胱氨酸的遍在小分子金属结合蛋白,参与清除活性氧(reactive oxygen species, ROS)和维持金属离子的动态平衡。
金属硫蛋白主要参与维持金属含量的动态平衡和胁迫响应,受细胞分裂素诱导表达下调。OsMT2b 主要在未成熟的穗部,萌发中的胚的盾片以及侧根原基特异表达。与野生型相比,OsMT2b RNAi 转基因植株的生长和根的形成受到严重抑制,而过量表达OsMT2b 的转基因植株株高矮化,不定根增多且侧根变大。通过高压液相色谱定量测定细胞分裂素(cytokinin, CTK)含量发现RNAi 植株中CTK 含量升高而过表达OsMT2b 植株中CTK 含量降低。内源细胞分裂素异戊烯基腺苷在RNAi 植株的整个根部和萌发中的整个胚都可以检测到信号,而过量表达OsMT2b 植株的根中只在维管束组织和萌发中的胚的盾片细胞中可以检测到微弱信号。通过体外胚培养可以很大程度恢复RNAi植株胚萌发率的降低,而过量表达植株并没有明显影响。总之,这些结果表明可能存在OsMT2b 介导的反馈调节机制控制水稻根发育和胚萌发过程中内源细胞分裂素的含量(Yuan et al., 2008)。
【突变体表型】
Tos17 插入OsMT2b 基因的纯合突变体在幼苗期枯萎,杂合突变体未成熟时开始枯黄,纯合突变体和OsMT2b RNAi 沉默转基因细胞受激发子诱导产生的过氧化氢显著增加。反之,过量表达OsMT2b 的转基因植株对细菌性枯萎病和真菌性稻瘟病的敏感性增加,过量表达OsMT2b 的细胞受激发子诱导产生的过氧化氢减少。体外实验表明重组OsMT2b 蛋白具有清除超氧化物自由基和羟基自由基的活性(Wong et al., 2004)。
OsMT2b敲除突变体mtb2b-1,米粒心白的比率和胚乳细胞死亡数显著高于对照(Wu et al. 2022)。
【基因克隆与生物学功能分析】
OsMT2b cDNA全长679 bp,包含4个外显子,编码一个由84氨基酸组成的蛋白产物。产物OsMT2b富含半胱氨酸,是一个清除活性氧的因子,但它的表达受OsRac1下调,使得作为抗病信号分子的ROS积累增多。总之,OsMT2b在植物抗病信号传导通路中的活性氧产生和细胞死亡中发挥关键作用(Wong et al. 2004)。并且,OsMT2b负调节水稻根中的细胞分裂素含量,可能通过调节水稻根中和胚中的细胞分裂素含量控制水稻根的发育和种子胚的萌发(Yuan et al. 2008)。
OsMT2b和OsMT2c通过螯合作用和随后在韧皮部的运输,在锌向籽粒分布中发挥重要作用。酵母中,OsMT2b能结合锌和铜,OsMT2c仅结合锌。敲除OsMT2b或OsMT2c增加了锌在节中的积累,但减少了锌在穗部的分布,导致穗变短、结实率和产量下降。双突变体osmt2bmt2c对锌的分布和产量表现出进一步的负面影响。敲除OsMT2b对铜积累的影响很小(Lei et al. 2021)。
【时空表达谱】
OsMT2b和OsMT2c主要在茎节表达,在穗轴梗、枝梗和小穗中也有表达(Lei et al. 2021)。
【亚细胞定位】
细胞质和细胞核(Lei et al. 2021)【相关登录号】contigs及其产物:AP014961↘BAS91926, BAS91927