大豆DELLA基因GmGAI1a參與赤霉素信號傳導(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調(diào)節(jié)劑，影響幾乎所有高等植物的生長發(fā)育的全過程，包括種子的萌發(fā)，下胚軸的伸長，莖的伸長，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信號途徑，并抑制植物生長發(fā)育。此外，DELLA蛋白可能是植物對多種激素信號和外界環(huán)境信號系統(tǒng)的整合因子，對受DELLA調(diào)節(jié)的基因的啟動子序列分析表明，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，生長發(fā)育進程嚴(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信號傳導(dǎo)中的作用，以及它們調(diào)控大豆的生長發(fā)育的分子機制非常重要。
　　 本研究通過利用生物信息學(xué)手段分析了實驗室已克隆的大豆DELLA基因(GmGAI1a)，用實時定量PCR的方法研究了大豆GmGAI1a基因的組織特異性表達模式，對GmGAI1a基因過

3、表達煙草進行了表型分析，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)花序侵染法獲得GmGAI1a基因過表達擬南芥并進行表型分析，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長度為1656bp，無內(nèi)含子，編碼523個氨基酸。對大豆基因組GmGAI同源基因進行序列比對表明: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蛋白進行比對及進化分析表明，GmGAI基因與雙子葉植物的GAI基因進化距離非常相近，與大多數(shù)單子葉植物距離都比較遠，并且GmGAI7個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，并且GmGAI1a在胚組織中表達最高;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。
　　 3、PCR檢測獲得了轉(zhuǎn)GmGAI1a基因T2代轉(zhuǎn)基因植株15株，對轉(zhuǎn)基因擬南芥進行表型分析，結(jié)果表明:與對照植株相比，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;對轉(zhuǎn)基因材料分別施加PAC和ABA，結(jié)果表明過表達植株對PAC

6、和ABA的敏感性變強;對擬南芥植株進行赤霉素處理，結(jié)果表明:GmGAI1a過表達擬南芥降低了赤霉素對植株生長的促進作用，表明GmGAI1a抑制GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
　　 4、PCR鑒定獲得T3代轉(zhuǎn)基因煙草，對其進行表型分析表明，與非轉(zhuǎn)基因植株相比，過表達的轉(zhuǎn)基因植株較矮，開花較晚，且時間較短，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