小麥TaYUC基因的克隆與初步功能分析.pdf

1、生長(zhǎng)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(shí)發(fā)育、器官發(fā)生、微管組織分化、根的形成、伸長(zhǎng)和向性生長(zhǎng)以及頂端優(yōu)勢(shì)等，對(duì)植物體的生長(zhǎng)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(zhǎng)素合成過(guò)程中色氨酸依賴途徑中的一個(gè)限速酶，對(duì)生長(zhǎng)素的合成起重要調(diào)控作用。本研究以中國(guó)春小麥為材料，在前期獲得YUCCA10基因的部分cDNA序列及對(duì)小麥cDNA數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)時(shí)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(gè)新的基因，并對(duì)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(zhǎng)基因。TaYUC10基因得到三條序列，分別命名為T(mén)a YUC10.1，TaYUC10.2和TaYUC10.3，序列長(zhǎng)度分別為為1414 bp，1428 bp，1427 bp。三條序列的內(nèi)含子

3、的長(zhǎng)度存在差異，但是相互之間的相似度很高，均編碼382個(gè)氨基酸，保守區(qū)域完全一致，含有FMO保守結(jié)構(gòu)域。信號(hào)肽預(yù)測(cè)顯示TaYUC10編碼的氨基酸不含有信號(hào)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(gè)內(nèi)含子與四個(gè)外顯子交替排列的結(jié)構(gòu)。TaYUC11基因的三條cDNA序列長(zhǎng)度分別為1197 bp，1124 bp和1191 bp，分別編碼398，343，396個(gè)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(guò)設(shè)計(jì)TaYUC10.1的特異引物，用中國(guó)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(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)分析顯示，TaYUC10.3位于5DL上。TaYUC11不存在信號(hào)肽序列，并且在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。
　　3.TaYUC10與TaYUC11基因的實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析。對(duì)小麥生長(zhǎng)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(shí)空特異性，在生殖器官如花和種子中強(qiáng)烈表達(dá)。幼苗期檢測(cè)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(zhǎng)后TaYUC基因開(kāi)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(shì)。28 d以后TaYUC11的表達(dá)開(kāi)始下降，此時(shí)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(zhǎng)發(fā)育過(guò)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(shì)一致但是相對(duì)表達(dá)量存在差異，推測(cè)兩者對(duì)植物的生長(zhǎng)的調(diào)控作用的機(jī)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(guò)表達(dá)載體和含有HM

7、W-GS-BX17基因啟動(dòng)子的基因槍轉(zhuǎn)化載體，為深入研究該基因在小麥中過(guò)量表達(dá)與胚乳特異表達(dá)對(duì)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(guò)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(zhǎng)優(yōu)勢(shì)即植株高大莖稈粗壯的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)基因植株部分?jǐn)∮笃诨ㄆ鞴賴?yán)重變形，花的結(jié)構(gòu)減少，不能產(chǎn)生