大豆DELLA基因GmGAI1a參與赤霉素信號(hào)傳導(dǎo)途徑的功能分析.pdf

1、赤霉素(Gibberellin)是一種高效能的廣譜植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，影響幾乎所有高等植物的生長(zhǎng)發(fā)育的全過程，包括種子的萌發(fā)，下胚軸的伸長(zhǎng)，莖的伸長(zhǎng)，花的形成以及種子的發(fā)育，具有重要的生物學(xué)功能。DELLA基因是赤霉素信號(hào)途徑中重要的轉(zhuǎn)錄因子，屬于GRAS家族，負(fù)向調(diào)節(jié)GA信號(hào)途徑，并抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育。此外，DELLA蛋白可能是植物對(duì)多種激素信號(hào)和外界環(huán)境信號(hào)系統(tǒng)的整合因子，對(duì)受DELLA調(diào)節(jié)的基因的啟動(dòng)子序列分析表明，它們不具有保守的順式

2、反應(yīng)元件，這也印證了DELLA通過與不同的轉(zhuǎn)錄因子作用，調(diào)控諸多的下游基因。大豆是重要的糧食作物和油料作物，生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程嚴(yán)重影響著大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量，因此研究大豆DELLA蛋白在GA信號(hào)傳導(dǎo)中的作用，以及它們調(diào)控大豆的生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)制非常重要。
　　 本研究通過利用生物信息學(xué)手段分析了實(shí)驗(yàn)室已克隆的大豆DELLA基因(GmGAI1a)，用實(shí)時(shí)定量PCR的方法研究了大豆GmGAI1a基因的組織特異性表達(dá)模式，對(duì)GmGAI1a基因過

3、表達(dá)煙草進(jìn)行了表型分析，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)花序侵染法獲得GmGAI1a基因過表達(dá)擬南芥并進(jìn)行表型分析，探討了大豆GmGAI1a基因在植物中的功能，主要結(jié)果如下:
　　 1、克隆的大豆GmGAI1a基因， cDNA長(zhǎng)度為1656bp，無內(nèi)含子，編碼523個(gè)氨基酸。對(duì)大豆基因組GmGAI同源基因進(jìn)行序列比對(duì)表明:GmGAI1a與Glyma04921340、Glyma06923940、Glyma08910140、Glyma10933380

4、、Glymal lg33720和Glyma18904500的同源率分別為50.7％、50.8％、93.6％、51.1％、65.4％、66.2％。與擬南芥、水稻、大麥、小麥、豌豆等不同物種中的DELLA蛋白進(jìn)行比對(duì)及進(jìn)化分析表明，GmGAI基因與雙子葉植物的GAI基因進(jìn)化距離非常相近，與大多數(shù)單子葉植物距離都比較遠(yuǎn)，并且GmGAI7個(gè)拷貝都有與之最近的其他物種。
　　 2、Real-time RT-PCR分析表明:GmGAI1a在

5、大豆的葉、花、根、莖和三出復(fù)葉、胚、豆莢中為組成型表達(dá)，并且GmGAI1a在胚組織中表達(dá)最高;Real-time RT-PCR的分析表明，赤霉素處理大豆抑制了大豆GmGAI1a的表達(dá)。
　　 3、PCR檢測(cè)獲得了轉(zhuǎn)GmGAI1a基因T2代轉(zhuǎn)基因植株15株，對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行表型分析，結(jié)果表明:與對(duì)照植株相比，轉(zhuǎn)基因植株根較短，萌發(fā)較慢，極度矮化，結(jié)莢數(shù)較少，開花較晚;對(duì)轉(zhuǎn)基因材料分別施加PAC和ABA，結(jié)果表明過表達(dá)植株對(duì)PAC

6、和ABA的敏感性變強(qiáng);對(duì)擬南芥植株進(jìn)行赤霉素處理，結(jié)果表明:GmGAI1a過表達(dá)擬南芥降低了赤霉素對(duì)植株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，表明GmGAI1a抑制GA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
　　 4、PCR鑒定獲得T3代轉(zhuǎn)基因煙草，對(duì)其進(jìn)行表型分析表明，與非轉(zhuǎn)基因植株相比，過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株較矮，開花較晚，且時(shí)間較短，節(jié)數(shù)較少。
　　 5、RT-PCR分析表明，轉(zhuǎn)基因植株中的expassion表達(dá)量降低;赤霉素處理轉(zhuǎn)基因擬南芥和轉(zhuǎn)基因煙草中均可抑制GA