野生大豆GsMATE基因克隆及功能研究.pdf

1、酸性土壤中鋁元素常以三價(jià)離子形態(tài)存在，是限制作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要因素，即鋁毒害。大豆是重要的糧油作物，研究其耐鋁性具有重要意義。野生豆相對(duì)于栽培大豆具有更廣的遺傳背景，可以為大豆改良提供更多候選基因。本研究根據(jù)野生大豆基因芯片上調(diào)基因，篩選出上調(diào)基因檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)子基因GsMATE(登錄號(hào)BM732932.1)。初步判斷該基因功能與耐鋁相關(guān)，得到主要結(jié)論如下：
　　根據(jù)基因芯片登錄號(hào)在NCBI中找到參考序列信息，并命名為GsMATE。

2、從野生豆JW81中克隆了目的基因GsMATE，GsMATE全長(zhǎng)1955 bp，開(kāi)放閱讀框長(zhǎng)1503 bp，編碼500個(gè)氨基酸。除此之外，GsMATE位于第二條染色體上，包含13個(gè)外顯子，12個(gè)內(nèi)含子。序列保守區(qū)域分析發(fā)現(xiàn)GsMATE是MATE家族蛋白，含有2個(gè)MaTE DNA結(jié)構(gòu)域。進(jìn)化樹(shù)分析結(jié)果顯示，GsMATE所有同源蛋白都與鋁毒/鐵轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)。多序列比較結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)運(yùn)檸檬酸MATE編碼序列高度保守。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明該基因在細(xì)胞膜表

3、達(dá)。
　　對(duì)酸鋁脅迫下組織表達(dá)模式分析顯示，GsMATE主要在根部表達(dá)，在其他組織中表達(dá)量很低。在對(duì)照條件下，GsMATE在距根尖0-2 cm根段的表達(dá)量最高，鋁處理后，根尖0-2 cm的表達(dá)量沒(méi)有顯著變化，在離根尖大于2 cm的根段中，GsMATE表達(dá)受鋁誘導(dǎo)后表達(dá)上調(diào)且達(dá)顯著水平。在鋁敏感品種中GsMATE的表達(dá)受鋁離子濃度的影響，而在耐鋁品種中不受鋁濃度影響。GsMATE的時(shí)間表達(dá)模式顯示，GsMATE在偏中性條件下基本不表

4、達(dá)，在酸性條件下表達(dá)量很低。在鋁敏感品種中GsMATE的表達(dá)受pH和Al毒互作影響。在兩個(gè)耐性不同的品種中達(dá)到GsMATE表達(dá)峰值的時(shí)間點(diǎn)不一樣，GsMATE在鋁敏感品種中表達(dá)受酸影響。
　　在擬南芥中過(guò)表達(dá)GsMATE耐鋁性增強(qiáng)。通過(guò)農(nóng)桿菌GV3101介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥，在擬南芥中過(guò)表達(dá)GsMATE。在鋁處理下，轉(zhuǎn)基因擬南芥相對(duì)于野生型擬南芥根相對(duì)伸長(zhǎng)更明顯，且在蘇木精染色下，轉(zhuǎn)基因擬南芥相對(duì)于野生型擬南芥根系染