大豆GmFT3a基因的克隆与功能分析

发布时间：2020-10-25 00:06

　　 开花是植物从营养生长向生殖生长转变的重要标志,出苗到开花所需时长受到外在环境和内在基因共同调控。FT基因家族是植物中多条开花调控途径的重要整合因子,在拟南芥中过量表达FT基因可促进其开花。在大豆中有10个FT同源基因,除GmFT2a、GmFT5a和GmFT1a基因功能在大豆中得以验证,其余仍有多个FT基因功能尚未明确。本研究通过对大豆FT家族中GmFT3a基因进行克隆和相关功能研究,由此为深入研究大豆开花分子机制提供理论依据,并为培育不同光周期敏感性和广适应性大豆准备育种材料。本实验从光周期敏感的自贡冬豆中克隆GmFT3a基因,运用生物信息学相关软件及网站对该基因及其启动子序列进行分析,采用实时荧光定量方法检测GmFT3a在不同生育期组大豆材料、不同组织部位的表达量和48h表达模式,通过构建P16318-GmFT3a-GFP融合表达载体对拟南芥原生质体进行转化并完成蛋白亚细胞定位,利用农杆菌介导的转基因技术分别获得拟南芥和大豆GmFT3a过表达植株,分析其开花表型及开花调控相关基因的表达情况,明确其在开花途径中的分子功能。主要结果如下:1.GmFT3a基因位于大豆基因组16号染色体上,CDS区528bp,编码175个氨基酸,其中第27至第164位氨基酸为保守性较高的磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidyl Ethanolamine-Binding Protein,PEBP)家族结构域。GmFT3a蛋白三级结构与AtFT和GmFT2a蛋白高度相似。GmFT3a上游启动子中含有组织特异性表达元件、光响应元件、赤霉素响应元件和温度响应元件。在大豆中GmFT3a与GmFT3b蛋白同源性最高,其次为GmFT2a蛋白。2.实时荧光定量分析发现GmFT3a基因在大豆不同组织中均有表达但在三出复叶中表达量最高;48h内表达分析结果表明GmFT3a无明显的昼夜节律,但在光照后4h出现表达峰值;不同生育期组大豆品种中表达量测定结果表明在长日条件下,生育期组(MG)000组和(MG)VII组的表达量要高于其它各组;在短日条件下,高生育期组(MG)000和(MG)00两组中的GmFT3a的表达量要高于其它各组。3.拟南芥原生质体和转化的亚细胞定位结果发现,GmFT3a蛋白在细胞质和细胞核中表达,同GmFT2a一致,表明GmFT3a可能具有转录因子的活性。4.在长日条件下,过表达GmFT3a转基因拟南芥植株出现极显著早花表型(P0.01),各过表达GmFT3a株系开花平均时间相比于野生型拟南芥的开花时间提前3.3天(P0.01);各过表达拟南芥株系平均叶片总数(茎生叶+莲座叶)与野生型拟南芥相比减少29.5%,呈极显著减少(P0.01);过表达拟南芥植株中内源基因FT、CO和SOC1基因的表达量均极显著升高(P0.01),表明GmFT3a基因在拟南芥中的过表达促进其内源FT基因和其它与开花调控相关基因的表达量升高。5.在长日条件下,大豆T_2代过表达GmFT3a转基因植株出现显著早花表型(P0.05),各株系平均开花时间相比于对照的开花时间提前6.2天;但在短日照条件下其开花时间并无显著改变(P0.05);长日条件下T_2代转基因植株中GmFT3a、GmFT3b和GmFT1b的表达量极显著升高(P0.01),而GmFT2a、GmFT5a和GmFT1a的表达量极显著下降(P0.01),表明GmFT3a基因与FT基因家族其它基因可能存在功能冗余或互补关系,起促进和抑制开花功能的基因在不同情况下基因表达量发生变化,符合“跷跷板”模型提出的开花分子调控机制。综上研究结果,结合过表达GmFT3a转基因大豆植株出现显著早花表型及开花调控相关基因的表达量结果,说明GmFT3a对开花起潜在促进作用。通过GmFT3a基因功能研究,可为进一步解析大豆FT基因家族对大豆开花调控通路的分子机制提供理论参考。
【学位单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q943.2;S565.1
【部分图文】：

k/services/ ） 蛋 白 跨 膜 预 测 k/services/）进行信号肽预测；（https://web.expasy.org/protparam/）b.expasy.org/protscale/）预测；蛋白et.org/software/TMPＲED_form.htmLrabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?p感型大豆品种自贡冬豆为材料，提为 cDNA，以 GmFT3a-F 和 GmFT3a(图 2-1)，将目的片段连接至 pLB 测体培养基上倒置37°进行培养后挑单测序并进行序列比对。

ǖ?27 个氨基酸到第 164 个氨基酸）的 PEBP 结构域（图2-4）。图 2-4 自贡冬豆 GmFT3a 氨基酸序列结构域分析Fig.2-4 The structure analysis of GmFT3a in Zigongdongdou

图 2-2 GmFT3a 基因菌液 PCR 检测M：分子量标准； 1-8：菌液 PCR 产物；9：阳性对照；H2O：阴性对照。Fig 2-2 Clony PCR checking of GmFT3aM: Maeker; 1-8: products of the clony pcr；9: positive control.;H2O:negative control2.3.2GmFT3a 基因的生物信息学分析2.3.2.1GmFT3a 基因的序列分析测序结果与大豆 Phytozome 中公布的威廉姆斯品种中的 GmFT3a 相一致，为我们的目的基因 GmFT3a。GmFT3a 开放阅读框长度为 528bp，编码 175 个氨酸（图 2-3）。图 2-3 GmFT3a cDNA 序列Fig.2-3 The cDNA sequences of GmFT3a使用 NCBI 进行 GmFT3a 保守结构域在线分析网站预测可知该基因编码的氨
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李志勇;;大豆种子主要病害症状特点及发生原因[J];农业工程技术;2018年32期

2 陈璐;;大豆常见病虫害防治[J];农民致富之友;2019年11期

3 王佳;;大豆种子贮藏技术[J];农民致富之友;2019年11期

4 郑金焕;崔晓培;胡冬梅;;湖北省大豆区试花叶病毒病抗性鉴定方法的探讨[J];大豆科技;2019年01期

5 焦玉伟;梁珈语;张瑞;;大豆种子的贮藏特性及技术要点分析[J];种子科技;2018年06期

6 黄洪云;杜宁;张璇;;高压静电处理对大豆种子的影响及机理研究[J];种子;2017年02期

7 ;中科院植物所发现大豆种子大小变异调控与进化机制[J];中国食品学报;2017年05期

8 张涵诗;;大豆种子储藏技术措施[J];民营科技;2017年08期

9 郭成凯;;大豆种子综合储藏技术研究[J];农民致富之友;2017年17期

10 孙衍博;;大豆种子质量降低的主要原因及其预防措施[J];农民致富之友;2017年21期

相关博士学位论文 前9条

1 SEHRISH MANAN;大豆中油份合成调控相关转录因子的功能研究[D];华中农业大学;2017年

2 关荣霞;大豆重要农艺性状的QTL定位及中国大豆与日本大豆的遗传多样性分析[D];中国农业科学院;2004年

3 付三雄;大豆微卫星标记遗传图谱的构建及其在大豆抗病、虫基因定位中的应用[D];南京农业大学;2006年

4 李银萍;大豆品种齐茶豆1号抗疫霉根腐病基因鉴定及候选基因分析[D];中国农业科学院;2017年

5 杨瑞;多聚赖氨酸诱导大豆种子铁蛋白一维二维自组装机理研究[D];中国农业大学;2014年

6 王丽群;春大豆种子田间劣变抗性的评价及抗性机理的研究[D];南京农业大学;2012年

7 赵路苹;大豆油体富集物的蛋白质组成及其对油体乳液性质的影响研究[D];江南大学;2017年

8 成广雷;国内外种子科学与产业发展比较研究[D];山东农业大学;2009年

9 黎明;花生四烯酸和二十碳五烯酸合成途径的构建及大豆种子特异性启动子的改造[D];南开大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 王翊宁;大豆GmFT3a基因的克隆与功能分析[D];哈尔滨师范大学;2019年

2 刘超;PAEs、BPA复合污染对大豆种子生理指标和HSP70基因表达及调控的影响[D];东北大学;2015年

3 闫峰;不同施肥对采煤塌陷复垦土壤养分及大豆根瘤生长状况的影响[D];山西农业大学;2017年

4 丁国辉;玉米—大豆间作播种机的设计与相关参数研究[D];四川农业大学;2017年

5 韩春雨;大豆种子大小性状的多位点关联分析与候选基因鉴定[D];华中农业大学;2018年

6 莫若男;花荚期干旱胁迫对大豆光合特性及产量影响的研究[D];安徽农业大学;2018年

7 滕宇娇;差速柔性带式大豆单株脱粒机的研究[D];东北农业大学;2018年

8 孟祥鹏;拟南芥抗病基因RIN4和RPM1的克隆及在大豆中的功能验证[D];吉林农业大学;2018年

9 李昊阳;稀土镧、铈对大豆品质的影响及蛋白组学研究[D];东北农业大学;2018年

10 邓思雪;干旱胁迫下不同大豆品种萌发特性及其耐旱性评价[D];沈阳农业大学;2018年

本文编号：2855161