小麥光敏色素C的克隆與表達分析.pdf

1、植物光信號受體參與各個發(fā)育階段的調(diào)控，包括光敏色素(phytochrome)和隱花色素(crytochrome)。光敏色素主要參與紅光和遠紅光信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，隱花色素主要介導(dǎo)藍光和紫外光A波段的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。 在擬南芥中，光敏色素基因家族包括PHYA、PHYB、PHYC、PHYD和PHYE。其中，PHYC編碼的光敏色素C除轉(zhuǎn)導(dǎo)紅光信號外還特異地控制葉片的發(fā)育。轉(zhuǎn)基因研究表明，用擬南芥光敏色素基因轉(zhuǎn)化作物，可獲得植株矮化、避蔭性反應(yīng)降低和

2、光合效率提高的效應(yīng)，有可能通過單株產(chǎn)量和種植密度的增加顯著提高作物產(chǎn)量。 在水稻、小麥、玉米等幾種主要的谷類作物上，有關(guān)光敏色素基因的研究較為滯后。現(xiàn)有結(jié)果表明，谷類作物光敏色素基因只存在PHYA、PHYB和PHYC三個家族其生理功能還不明確。而且關(guān)于小麥PHYC基因的拷貝數(shù)和染色體定位存在分歧，一種看法認(rèn)為只有4B染色體上的1個拷貝，另一看法認(rèn)為在5A、5B和5D染色體上各存在1個拷貝，但對于小麥PHYC基因的這些拷貝表達的狀

3、況都沒有進行分析。因此，本研究以小麥模式品種中國春為材料，根據(jù)認(rèn)為有三個拷貝的觀點提供的序列(GenBank序列號：AY672997、AY672999和AY6723000)，設(shè)計引物克隆中國春PHYC基因的全長序列，然后利用SNP設(shè)計三對特異引物篩選各個拷貝的TA克隆。同時同源克隆一粒小麥(AA染色體組)、二粒小麥(AABB染色體組)和粗山羊草(DD染色體組)的PHYC基因，通過序列比對分析小麥及其親緣種之間PHYC基因序列的相似性，以

4、確認(rèn)小麥PHYC基因的來源。利用DNAMAN對小麥、大麥、水稻、高粱、玉米.PHYC基因進行進化分析。利用NCBI的CDD工具分析中國春PHYC蛋白結(jié)構(gòu)，并與擬南芥比較分析結(jié)構(gòu)差異。 利用全長引物擴增得到了中國春的PHYC基因cDNA全長產(chǎn)物，并在其TA克隆中利用特異引物篩選到三個拷貝的克隆。將這三個小麥PHYC基因分別定名為TaPHYC1、TaPHYC2和TaPHYC3，三個拷貝間的同源性達到99.11％。在小麥親緣利中克隆得

5、到的PHYC基因序列與這三個拷貝比較發(fā)現(xiàn)，TaPHYC1與一粒小麥PHYC基因及二粒小麥PHYC1基因相似度最高，TaPHYC2與二粒小麥PHYC2基因相似度最高，TaPHYC3與粗山羊草PHYC基因相似度最高。因此推測TaPHYC1來源于A染色體組，TaPHYC2來源于B染色體組，TaPHYC3來源于D染色體組。進化分析表明，小麥等一系列C3植物的PHYC基因歸為一類，與C4植物相區(qū)別。小麥的PHYC蛋白結(jié)構(gòu)同擬南芥比較，發(fā)現(xiàn)小麥少一