论文部分内容阅读
内源毒素β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(α-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)的存在和较低的有机硫营养水平,限制了山黧豆在干旱、半干旱地区的推广。作为β-ODAP生物合成途径中的关键酶,β-腈基丙氨酸合成酶(β-cyanoalanine synthase,CASase)同时参与腈基的解毒和Cys代谢,这表明CASase可能在β-ODAP与硫代谢平衡中具有重要功能。因此,获得LsCASase基因并对其进行功能研究对于理解β-ODAP调控机理及“低毒、高硫”山黧豆品系的培育十分重要。 本研究采用同源克隆技术结合RACE方法获得了LsCASase基因的cDNA全长,并对该基因进行了生物信息学分析、组织特异性表达分析、RNAi载体构建及离体再生体系的构建等研究,为进一步揭示LsCASase基因表达与Cys,β-ODAP积累的关系以及“低毒、高硫”山黧豆的选育奠定分子基础。主要结果如下: 1.获得了1551bp的LsCASase基因cDNA全长序列。该基因的CDS序列为1146bp,编码381个氨基酸。生物信息学预测表明,CASase具有CBS-like蛋白功能结构域,不含跨膜结构并定位于线粒体基质,属于Trp-synth-betaⅡ超家族。CASase蛋白N端存在一个磷酸吡哆醛结合位点、一个催化位点和一个单体相互作用位点。进化分析结果显示,CASase与拟南芥、大豆CAS蛋白亲缘关系较近,因而以拟南芥CAS蛋白结构为模板,预测了山黧豆CASase蛋白的三维结构。另外,分析了LsCASase基因组织特异性表达。结果表明LsCASase基因在第6天根中表达量最高,其后依次是第4天的幼苗、成熟叶、成熟茎;萌发2天的种子与干种子表达量几近相同。 2.针对LsCASase基因中部序列扩增RNAi正反义片段;通过BP反应得到入门克隆载体pENTR-CASase,经由LR反应得到表达克隆载体pSGRNAi-CASase。采用冻融法将表达载体导入农杆菌GV3101中,用于山黧豆的遗传转化。 3.获得山黧豆高分化率的绿色瘤状愈伤组织。利用腋芽、叶和茎外植体构建了山黧豆离体再生体系。并利用上述RNAi载体转化山黧豆愈伤组织,进行了抗性筛选。