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文檔簡介
1、生長素是植物體內(nèi)一種重要的內(nèi)源激素,參與植物體多種生理生化的調(diào)控,涉及植物胚胎和果實發(fā)育、器官發(fā)生、微管組織分化、根的形成、伸長和向性生長以及頂端優(yōu)勢等,對植物體的生長發(fā)育起到重要的調(diào)控作用。YUCCA基因編碼的黃素單加氧酶是生長素合成過程中色氨酸依賴途徑中的一個限速酶,對生長素的合成起重要調(diào)控作用。本研究以中國春小麥為材料,在前期獲得YUCCA10基因的部分cDNA序列及對小麥cDNA數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,采用生物信息學(xué)分析、基因克
2、隆、實時熒光定量PCR分析、載體構(gòu)建和遺傳轉(zhuǎn)化的方法,克隆得到了小麥中的YUCCA基因TaYUC10與Ta YUC11兩個新的基因,并對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析和初步功能分析。主要研究結(jié)果如下:
1.克隆到小麥TaYUC10和TaYUC11全長基因。TaYUC10基因得到三條序列,分別命名為Ta YUC10.1,TaYUC10.2和TaYUC10.3,序列長度分別為為1414 bp,1428 bp,1427 bp。三條序列的內(nèi)含子
3、的長度存在差異,但是相互之間的相似度很高,均編碼382個氨基酸,保守區(qū)域完全一致,含有FMO保守結(jié)構(gòu)域。信號肽預(yù)測顯示TaYUC10編碼的氨基酸不含有信號肽,可能在細(xì)胞質(zhì)中行使其功能。TaYUC11與Ta YUC10基因結(jié)構(gòu)相同,都是三個內(nèi)含子與四個外顯子交替排列的結(jié)構(gòu)。TaYUC11基因的三條cDNA序列長度分別為1197 bp,1124 bp和1191 bp,分別編碼398,343,396個氨基酸。聚類分析顯示Ta YUC10和Ta
4、YUC11分別與擬南芥的AtYUC10和AtYUC11具有很高的相似性。
2.TaYUC基因的定位。通過設(shè)計TaYUC10.1的特異引物,用中國春缺四體材料與端體材料發(fā)現(xiàn)Ta YUC10.1位于5BL染色體,通過數(shù)據(jù)庫分析顯示,TaYUC10.3位于5DL上。TaYUC11不存在信號肽序列,并且在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。
3.TaYUC10與TaYUC11基因的實時熒光定量PCR分析。對小麥生長發(fā)育期間各組織部位進(jìn)行TaYUC
5、基因熒光定量PCR分析發(fā)現(xiàn),TaYUC基因在小麥中的表達(dá)具有時空特異性,在生殖器官如花和種子中強烈表達(dá)。幼苗期檢測到TaYUC10與TaYUC11的微量表達(dá),而且在根與葉片中差異不大。小麥進(jìn)入生殖生長后TaYUC基因開始大量表達(dá),小穗抽穗后TaYUC10與Ta YUC11在小麥小穗中的表達(dá)明顯上升。TaYUC基因主要在幼嫩種子中表達(dá),種子中Ta YUC11基因的表達(dá)量可達(dá)旗葉中的28倍。TaYUC10與TaYUC11的表達(dá)量在授粉后的2
6、8 d里隨著種子的發(fā)育呈持續(xù)上升的趨勢。28 d以后TaYUC11的表達(dá)開始下降,此時種子已經(jīng)接近成熟。表明TaYUC10與TaYUC11均有可能在小麥籽粒的生長發(fā)育過程中起到關(guān)鍵的調(diào)控作用。小麥TaYUC10與TaYUC11在小麥各組織中表達(dá)趨勢一致但是相對表達(dá)量存在差異,推測兩者對植物的生長的調(diào)控作用的機制可能不同。
4.TaYUC基因相關(guān)載體的構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化。成功的構(gòu)建了TaYUC10基因的轉(zhuǎn)化小麥的過表達(dá)載體和含有HM
7、W-GS-BX17基因啟動子的基因槍轉(zhuǎn)化載體,為深入研究該基因在小麥中過量表達(dá)與胚乳特異表達(dá)對小麥的影響和Ta YUC基因在小麥中的功能的研究奠定了基礎(chǔ)。Ta YUC11轉(zhuǎn)化擬南芥的過表達(dá)載體構(gòu)建成功,為進(jìn)一步研究TaYUC11基因的功能做好了準(zhǔn)備工作。
5.TaYUC10基因功能的初步分析。轉(zhuǎn)TaYUC10基因的擬南芥植株有明顯的生長優(yōu)勢即植株高大莖稈粗壯的特點,轉(zhuǎn)基因植株部分?jǐn)∮?,后期花器官?yán)重變形,花的結(jié)構(gòu)減少,不能產(chǎn)生
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