蒺藜苜蓿節(jié)間縮短控制基因COSTIN的克隆及功能研究

發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 13:03

　　株高是決定作物株型形態(tài)建成的重要農(nóng)藝性狀之一,與作物的抗倒伏性和生物產(chǎn)量密切相關(guān),但目前關(guān)于苜蓿等豆科牧草株高性狀形成的分子調(diào)控機(jī)制尚不清楚。通過定向篩選豆科模式植物蒺藜苜蓿Tnt1逆轉(zhuǎn)座子插入突變體庫,分離鑒定了一個(gè)蒺藜苜蓿矮化突變體compact stalk internodes(costin),并對突變體矮化表型產(chǎn)生的分子機(jī)制進(jìn)行了初步探索,本研究旨在為苜蓿株高性狀遺傳改良提供新的研究思路和研究材料。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:1.篩選蒺藜苜蓿Tnt1逆轉(zhuǎn)座子插入突變體庫,獲得一個(gè)植株矮化的突變體NF15084,該突變體下部節(jié)間明顯縮短,因此將其命名為compact stalk internodes(costin)。通過對節(jié)間距測量發(fā)現(xiàn),costin節(jié)間縮短是由于突變體基部第二片復(fù)葉和第三片復(fù)葉之間的距離明顯短于野生型造成的。2.通過基因型與表型連鎖分析克隆COSTIN基因,COSTIN基因編碼一個(gè)鈣離子交換蛋白,其氨基酸序列與擬南芥的CALCIUM EXCHANGER 7(CAX7)基因編碼的蛋白序列同源性最高,氨基酸序列一致性為50%。通過qRT-PCR檢測COSTIN基因在各個(gè)組織的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)其在莖、單葉和果莢中表達(dá)較高。3.突變體costin的矮化表型是由于下部莖節(jié)伸長受到抑制,進(jìn)一步通過qRT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)該突變體中赤霉素合成途徑關(guān)鍵基因MtCPS、MtKAO1、MtGA20ox4、MtGA20ox7和MtGA3ox1表達(dá)量明顯降低。此外,通過施加外源赤霉素GA_3可以恢復(fù)costin突變體的矮化表型。上述結(jié)果表明COSTIN基因通過影響植物激素赤霉素的生物合成來調(diào)控蒺藜苜蓿的莖節(jié)伸長。
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q943.2
【部分圖文】：

示意圖,赤霉素,高等植物,合成過程

蒺藜苜蓿節(jié)間縮短控制基因 COSTIN 的克隆及功能研究杉烯在內(nèi)根-貝殼杉烯氧化酶（ent-Kaurene oxidase，KO）和內(nèi)根-貝殼杉ent-kaurenoicacid oxidase，KAO）的催化下生成 GA12-醛；最后一個(gè)階中進(jìn)行，GA12-醛在 GA20 氧化酶 (GA20-oxidase ， GA20ox)、GA3 氧3-oxidase，GA3ox）和 GA2 氧化酶（GA2-oxidase，GA2ox）的作用轉(zhuǎn)的 GA。GA12是高等植物的共同前體，處在整個(gè)赤霉素合成的關(guān)鍵位三條途徑合成其它類型的 GA。第一條早期是 3-β羥化途徑（GA14→→GA4→GA34），主要是在 GA20 氧化酶（GA20ox）的參與下完成的；-β羥基化途徑（GA53→GA44→GA19→GA20→GA1→GA8），是在 GA3 3ox）的作用下完成的；第三條是非 3,13 羥基化途徑（GA12→GA15→GA244→GA34），是在雙加氧酶 GA2 氧化酶（GA2ox）的催化下完成的[32]。

模型圖,去抑制,赤霉素,結(jié)構(gòu)域

是具有調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)域。中部有一個(gè)核定位信號(hào)結(jié)構(gòu)域（nuclear localal）和亮氨酸重復(fù)序列 LHR（Leu heptad repeat）等結(jié)構(gòu)域，LHR 重復(fù)序列白質(zhì)互作的結(jié)構(gòu)域。C 端有類似 SH2 和 SHW 的結(jié)構(gòu)域，使 DELLA 蛋白具用[33, 34]。圖 1.2 DELLA 蛋白結(jié)構(gòu)示意圖[27]Fig 1.2 The structure schematic diagram of DELLAPeng 等研究表明 DELLA 蛋白對植物的生長發(fā)育明顯的抑制作用。當(dāng) DEL受 GA 信號(hào)后，解除了 DELLA 蛋白的抑制作用，植株可以正常的生長發(fā)

示意圖,蛋白結(jié)構(gòu),示意圖,結(jié)構(gòu)域

第一章綜述1.4.2 赤霉素信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)目前，在擬南芥中克隆到參與 GA 信號(hào)的傳遞關(guān)鍵原件 GAI（GIBBERELLICACID INSENSITIVE）和 RGA（REPRESSOR of GA) 蛋白，與玉米的 d8（dwarf 8）、小麥的 RHt1（RHDUCED-HEIGHT1）、水稻的 SLR1（SLENDER RICE 1）具有高度的同源性，因其 N 端含有保守結(jié)構(gòu)域 DELLA，故被稱之為 DELLA 蛋白[27, 28]。DELLA蛋白 N 端還有兩個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域，分別是 DELLA 結(jié)構(gòu)域和 TVHYNP 結(jié)構(gòu)域，是響應(yīng) GA 信號(hào)的功能結(jié)構(gòu)域；多聚 Ser/Thr（多聚 S/T）中含有可以被磷酸化或糖基化的位點(diǎn)，是具有調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)域。中部有一個(gè)核定位信號(hào)結(jié)構(gòu)域（nuclear localizationsignal）和亮氨酸重復(fù)序列 LHR（Leu heptad repeat）等結(jié)構(gòu)域，LHR 重復(fù)序列為其他蛋白質(zhì)互作的結(jié)構(gòu)域。C 端有類似 SH2 和 SHW 的結(jié)構(gòu)域，使 DELLA 蛋白具有阻遏作用[33, 34]。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883502

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