玉米NAC家族胚乳特異性表達基因ZmES32的功能分析.pdf

1、玉米是世界上重要的糧食、油料及飼料作物，中國是世界上最大的玉米生產(chǎn)國和消費國之一。玉米在國民經(jīng)濟生活中占據(jù)著重要的位置，不僅是人類和動物的能量來源，還涉及醫(yī)療，釀造業(yè)和化工能源等諸多行業(yè)。淀粉是玉米深加工的主要產(chǎn)品，胚乳是玉米籽粒積累和貯藏營養(yǎng)物質的重要部位，約占玉米籽粒的80％以上，是決定玉米產(chǎn)量和品質的關鍵因素。因此深入開展對玉米淀粉生物合成代謝途徑的研究，挖掘玉米淀粉合成相關基因功能，對作物品質的遺傳改良和培育高產(chǎn)優(yōu)質的玉米等方面

2、具有重要意義。本研究基于前期的基因組關聯(lián)分析篩選與胚乳特異性表達轉錄因子的結果，從玉米 B73自交系中克隆得到了玉米胚乳特異性表達的候選基因ZmES32，并通過分子生物學技術對該基因在籽粒淀粉代謝過程中的功能進行了分析，并初步探討了其調(diào)控機制，獲得的主要結果如下：
　?。?）從玉米B73自交系中克隆得到了玉米胚乳特異性表達基因 ZmES32，對其進行生物信息學研究和預測發(fā)現(xiàn)，該基因序列全長1176 bp，編碼391個氨基酸，pI為

3、5.81，Mw為42.13kD；屬于NAC轉錄因子家族；具有核輸出序列，不具有信號肽和明顯的跨膜結構域。
　?。?）通過熒光定量PCR方法對ZmES32基因進行組織表達模式分析，結果顯示該基因在授粉后10d、15d、20d的胚乳中表達量較高，其他組織基本不表達，進一步確定ZmES32基因是一個胚乳特異性表達轉錄因子。
　　（3）對ZmES32的亞細胞定位分析發(fā)現(xiàn)其是一個核定位蛋白；酵母轉錄活性分析表明該蛋白具有轉錄自激活活性

4、，轉錄活性區(qū)域位在335-392的氨基酸之間，通過酵母單雜交對其 DNA結合特異性進行分析，發(fā)現(xiàn) ZmES32能夠與CATGTG元件特異性結合，說明ZmES32是一個典型的轉錄因子。
　　（4）對 ZmES32轉基因水稻進行了農(nóng)藝性狀分析發(fā)現(xiàn)，籽粒的千粒重、粒長、粒寬、總淀粉含量、可溶性糖含量、支鏈淀粉的藍值和最大吸收峰均比對照組中花11降低，但直鏈淀粉的含量增加，最大均差值達到2.81%，相應的直鏈淀粉的藍值和最大吸收峰也比野生

5、型要高，另外對籽粒的掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，籽粒內(nèi)部的結構發(fā)生了變化，淀粉顆粒和蛋白體之間結構排列疏松，出現(xiàn)堊白現(xiàn)象。結果揭示，ZmES32基因對轉基因水稻的大小和重量產(chǎn)生了影響，同時提高了直鏈淀粉的含量。
　?。?）通過農(nóng)桿菌介導法獲得了過量表達該基因的轉基因水稻植株，對轉基因水稻籽粒中與淀粉合成相關的17個內(nèi)源基因的表達量的研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源基因的表達量受到影響，其中與直鏈淀粉合成相關的 OsGBSSI基因的表達水平高于野生型，而與支鏈