百合LiDELLA基因的克隆及初步功能分析

发布时间：2020-08-19 18:39

【摘要】：百合是百合科多年生草本植物,具有较高的观赏价值和经济价值。在赤霉素信号通路中,DELLA蛋白作为一个重要的调控蛋白,对植物生长发育起着重要作用。本研究以转录组测序结果为基础,从‘Tiger Babies’和‘Whistler’中获得LiDELLA基因,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、赤霉素处理下蛋白稳定性分析和组织特异性表达分析;通过外源赤霉素和多效唑处理分析两个百合品种对赤霉素响应的差异;在拟南芥中过量表达LiDELLA1基因,初步验证其功能。旨在明确LiDELLA基因的功能,为进一步深入研究百合DELLA蛋白的生物学功能以及其在赤霉素信号传导过程中的作用机制提供理论依据,为百合的种质创新开拓新的发展思路和方向。研究结果如下:1.对多效唑处理不同时间的‘Tiger Babies’的叶片进行转录组测序分析,多效唑处理对赤霉素信号传导有一定的影响。CPS、KS、KO基因表达水平下降,KAO表达量增加并且T3h表达量最高;GA20OX、GA3OX、GA2OX这三种基因的表达量显著增加;DELLA基因和受体蛋白GID1C基因表达量变化趋势一致,均在T3h时表达量最高,GID2基因的表达量有所减少。并在数据中找到与其他植物激素信号传导相关的基因:XERICO、ABI5、MYC2受DELLA正调控,BZR1、PIF3、PIF4受DELLA负调控。2.从‘Tiger Babies’中得到3个序列,分别命名为LiDELLA1、LiDELLA2、LiDELLA3,从‘Whistler’中得到一个序列,命名为LiDELLA4。这4个基因的开放阅读框长度分别为1,743 bp、1,686 bp、1,401 bp、1,401 bp,分别编码580、561、466、466个氨基酸。LiDELLA1、LiDELLA2蛋白具有DELLA和GRAS亚家族结构域,但LiDELLA2蛋白缺少LRⅡ保守结构域,而LiDELLA3、LiDELLA4蛋白仅具有GRAS亚家族结构域,缺少用于感知赤霉素效应的DELLA和VHYNP保守结构域。3.LiDELLA1蛋白主要位于细胞核中,并且赤霉素处理对LiDELLA1蛋白没有明显影响。4.LiDELLA1基因在‘Tiger Babies’的不同器官中存在差异表达,茎、叶中表达量较高。5.‘Tiger Babies’经过赤霉素处理后在百合发芽期、苗期、现蕾期、开花期的株高较CK分别增加了28.36%、16.15%、12.91%、15.81%;‘Whistler’的株高与CK相比仅增加了0.76%、3.65%、3.31%、3.04%;两个百合品种的种球直径分别减少6.55%和4.21%,鲜重分别减少13.03%和7.34%;‘Tiger Babies’中GA2OX、GA3OX、GA20OX、GID1、GID2和DELLA这6个基因的相对表达量与CK相比差异较大,而‘Whistler’中这6个基因的表达量没有明显变化。两个百合品种对赤霉素的响应有所不同,‘Tiger Babies’对赤霉素较为敏感,而‘Whistler’为不敏感品种。多效唑处理后,‘Tiger Babies’在百合四个时期的株高较CK分别减少了34.05%、73.86%、72.33%、70.22%,‘Whistler’的株高较CK分别减少了32.77%、58.89%、59.93%、52.22%;两个百合品种的种球直径分别减少20.10%和19.48%,鲜重分别减少48.92%和32.95%;其中基因的相对表达量与CK相比有所增加。多效唑处理抑制这两个百合品种的生长。6.构建pYBA1132-LiDELLA1表达载体并转化拟南芥,结果发现4个转基因拟南芥株系的莲座半径与野生型相比分别减少32.22%、38.40%、43.69%、30.03%,其株高与野生型相比分别减少28.03%、35.54%、42.47%、25.48%。说明LiDELLA1基因过量表达能够抑制拟南芥茎的伸长以及叶片的生长发育。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S682.29
【图文】：

赤霉素生物合成途径[21]

1.1.3 赤霉素的信号传导通路GA 对植物生长发育具有重要作用，是一种广泛存在于高等植物中的激素。目前，已经明确了GA信号传导过程中的基本路径及分子机制，见图1.2[24]。当赤霉素受体蛋白GID1没有与 GA 结合时，其 N 端延伸段（N-Ex）的结构比较灵活，而 GA 信号存在时，N-Ex的构象开始发生变化，GA 与 GID1 蛋白紧密结合在一起形成 GA-GIDI 复合物。EL1（earlierflowering 1）蛋白和 SPY（spindly）蛋白的磷酸化可以激活 DELLA 蛋白的活性，使之易于 GA-GIDI 复合物结合形成更加稳定的 GA-GID1-DELLA 三聚体[51]。这个三聚体可以被特定的泛素 E3 连接酶复合体（SCFSLY1/GID2）多聚泛素化，然后被 26S 蛋白酶降解，从而产生 GA 效应

‘Tiger Babies’ 和 ‘Whistler’ 两种材料进行激素处理，探究其表型变化和相关基因表达量变化。通过上述试验初步探究 LiDELLA 基因功能。技术路线如图 1.3 所示。

【参考文献】

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6 龙江;陈敏;桂敏;;多效唑对百合生长的影响[J];云南农业科技;2013年01期

7 廖文彬;彭明;;木薯赤霉素途径DELLA蛋白基因克隆及其对干旱胁迫的响应[J];热带生物学报;2012年04期

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9 岳川;曾建明;曹红利;王新超;章志芳;;高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路[J];植物生理学报;2012年02期

10 钟翡;沈欣杰;刘芳;袁华招;刘兰英;李天红;;甜樱桃DELLA蛋白基因PaGAI的克隆与表达分析[J];园艺学报;2012年01期

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本文编号：2797441