ZmZFP1轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)ABA調(diào)控玉米胚乳淀粉合成的機(jī)制研究.pdf

1、玉米是我國第一大作物，不僅是重要的糧食作物而且也是重要的經(jīng)濟(jì)作物，廣泛應(yīng)用于食品，飼料等行業(yè)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著非常重要的作用。玉米的主要儲(chǔ)存物質(zhì)是淀粉，因此淀粉的質(zhì)量影響著玉米的品質(zhì)。玉米灌漿期間，胚乳淀粉合成關(guān)鍵酶的活性與淀粉的積累速率和積累量呈顯著正相關(guān)。因此，了解淀粉合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)是解析淀粉合成的一個(gè)重要途徑。但是，淀粉合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)在分子機(jī)制上仍不清楚。
　　ABA是一種重要的植物激素，在植物抗逆、種子發(fā)育

2、和灌漿過程中起著重要的調(diào)控作用。ABA促進(jìn)種子休眠、引起氣孔導(dǎo)度的變化、生長的延遲、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累、參與植物的胚胎發(fā)育和抗逆基因的表達(dá)。在種子胚發(fā)育期間，內(nèi)源ABA作為正向調(diào)節(jié)因子發(fā)揮著重要的作用。我們前期研究也表明，外源ABA對(duì)很多玉米胚乳淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)都有促進(jìn)作用，但其調(diào)控機(jī)制并不清楚。
　　本研究以骨干玉米自交系B73為材料，對(duì)其授粉后10d的胚乳用ABA進(jìn)行處理，利用RNA-Seq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)不同處理（包括

3、對(duì)照）的玉米胚乳轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序（華大基因）。通過GO和Pathway功能顯著性富集分析ABA處理?xiàng)l件下的基因表達(dá)，以候選轉(zhuǎn)錄因子ZmZFP1進(jìn)行重點(diǎn)分析。本研究具體結(jié)果如下:
　　1、克隆ZmZFP1基因，對(duì)該基因的高級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示ZmZFP1具有典型的鋅指蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域。將ZmZFP1與玉米、水稻、短柄草、等植物中鋅指蛋白相似序列較高的基因序列構(gòu)建親緣進(jìn)化樹，并對(duì)保守基序進(jìn)行分析。結(jié)果表明ZmZFP

4、1與其親緣較近的基因都含有保守的結(jié)構(gòu)域。用Plant-CARE程序預(yù)測(cè)ZmZFP1的啟動(dòng)子元件，分析是否含有ABA誘導(dǎo)元件。結(jié)果表明ZmZFP1啟動(dòng)子中含有ABA誘導(dǎo)的順式作用元件。
　　2、實(shí)時(shí)定量PCR分析ZmZFP1在胚乳組織中的表達(dá)情況，結(jié)果表明ZmZFP1在胚乳中的表達(dá)結(jié)果與測(cè)序分析的表達(dá)結(jié)果一致。ABA誘導(dǎo)ZmZFP1基因上調(diào)表達(dá)。
　　3、構(gòu)建ZmZFP1和啟動(dòng)子+Luc瞬時(shí)表達(dá)載體，利用基因槍轟擊授粉后10d

5、的玉米胚乳，測(cè)定GUS和LUC酶的活性，結(jié)果表明ZmZFP1能提高啟動(dòng)子Sh2、Bt1、Wx活性。表明ZmZFP1能促進(jìn)淀粉合成酶相關(guān)基因的表達(dá)。
　　4、通過酵母激活實(shí)驗(yàn)分析ZmZFP1是否具有轉(zhuǎn)錄激活活性。結(jié)果顯示PGBDKT7-ZmZFP1能夠在SD/-Trp/-His/X-α-gal的缺陷型培養(yǎng)基上呈藍(lán)色生長，說明ZmZFP1具有轉(zhuǎn)錄激活活性，并證明了ZmZFP1是轉(zhuǎn)錄因子。
　　5、構(gòu)建ZmZFP1與綠色熒光蛋白G