玉米隱花色素基因CRY1a的克隆及功能分析.pdf

1、玉米(Zea may)不但是重要的糧食作物，同時(shí)也是高光效的C4模式植物。隱花色素(cryptochrome，CRY)是高等植物主要的藍(lán)光受體，與光形態(tài)建成、開花起始、種子休眠、生物產(chǎn)量等性狀的發(fā)育密切相關(guān)。模式植物擬南芥的隱花色素研究已經(jīng)較為深入，在單子葉植物中除了對水稻、小麥、高粱、大麥的CRY1a進(jìn)行研究外，玉米CRY1a一直未被研究。鑒于隱花色素參與調(diào)控植物生長發(fā)育的重要作用，開展對玉米隱花色素的研究迫在眉睫。本研究利用同源克隆

2、的方法克隆、測序驗(yàn)證得到玉米B73兩個(gè)ZmCRY1a基因的的編碼區(qū)cDNA序列;采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測ZmCRY1a在不同器官、光質(zhì)、光轉(zhuǎn)換及長日照、短日照條件下的表達(dá)水平;利用相關(guān)生物信息學(xué)軟件分析ZmCRY1as氨基酸序列及蛋白質(zhì)功能結(jié)構(gòu)域，并對ZmCRY1a和其他植物CRY1a蛋白的同源性進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ZmCRY1as與AtCRY1和OsCRY1a蛋白結(jié)構(gòu)類似，包含1個(gè)DNA photolyase結(jié)構(gòu)域

3、、1個(gè)FADbinding7結(jié)構(gòu)域、1個(gè)Crytochrome C結(jié)構(gòu)域;氨基酸序列同源性分析發(fā)現(xiàn)，ZmCRY1as與水稻OsCRY1a同源性最高，與擬南芥、大豆等雙子葉植物的CRY1的同源性較低;ZmCRY1as在成株期葉片中表達(dá)量最高:ZmCRY1a1、ZmCRY1a2在葉中的表達(dá)量分別是其根中的52.1倍、15.3倍;相對于黑暗下，二者在各種持續(xù)光質(zhì)中的表達(dá)豐度均較高，尤其藍(lán)光和遠(yuǎn)紅光條件下，分別達(dá)到黑暗中ZmCRY1a1表達(dá)量的

4、9.5和9.0、6.3和8.3倍;盡管是作為編碼藍(lán)光受體的基因，ZmCRY1a1和ZmCRY1a2基因的表達(dá)卻能強(qiáng)烈地響應(yīng)遠(yuǎn)紅光和紅光刺激，其轉(zhuǎn)錄最大峰值分別達(dá)到各自黑暗時(shí)的4.8和3.9、22.8和14.5倍;同樣二者也能響應(yīng)光周期處理。長日照條件下，ZmCRY1a1與ZmCRY1a2的轉(zhuǎn)錄存在差異，表現(xiàn)為ZmCRY1a1的轉(zhuǎn)錄在一個(gè)光周期內(nèi)共出現(xiàn)5個(gè)峰值，最高峰位于光照12h，而ZmCRY1a2的轉(zhuǎn)錄只有4個(gè)峰值，最高峰位于進(jìn)入黑暗

5、2h時(shí);短日照條件下，兩個(gè)ZmCRY1a的表達(dá)出現(xiàn)了極其相似的模式，均在進(jìn)入黑暗后出現(xiàn)兩個(gè)最高峰，分別位于一個(gè)光周期的第18h和第22h時(shí)，而在光照期間雖然有峰值出現(xiàn)，但峰值較低。同時(shí)把ZmCRY1a1和ZmCRY1a2基因構(gòu)建到玉米過表達(dá)載體pBCXUN中，轉(zhuǎn)化到農(nóng)桿菌菌株GV3101，并侵染擬南芥，收獲到T0代種子。得出的結(jié)論是:玉米ZmCRY1as與擬南芥AtCRY1a和水稻OsCRY1a具有相似的結(jié)構(gòu);ZmCRY1a在葉中表達(dá)量