棉花GhAL17基因功能初步分析

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棉花(Gossypium spp.)是我国重要的经济作物。新疆是我国最大的产棉区,棉花产业在新疆乃至全国都具有重要的战略地位。棉花在生长发育过程中往往会受到不同程度的生物/非生物胁迫,逆境胁迫导致棉花生长减慢、产量降低和品质下降等。随着经济结构调整,粮棉争地的矛盾日益突显,为保证大宗粮食作物生产,棉花种植更多的向盐碱滩涂转移。因此,利用基因工程技术提高棉花耐受逆境胁迫能力,充分利用盐碱滩涂土地,确保棉花可持续安全生产具有重大的现实意义。前人研究表明,Alfin-like家族能响应非生物胁迫机制,提高植物对盐分、干旱、低温等的耐受性。本研究利用克隆的GhAL17基因,通过分子生物学技术及生理试验,初步分析了GhAL17基因在植物非生物胁迫中的功能,为提高棉花耐受逆境胁迫能力提供候选基因。本研究取得的进展如下:1.GhAL17基因位于D06染色体上,基因全长3364 bp,含5个外显子和4个内含子,CDS序列共759 bp,编码252个氨基酸;对GhAL17的氨基酸序列和结构分析表明,GhAL17为酸性亲水不稳定蛋白,N-端含有一个大约125个氨基酸的Alfin(PF12165)结构域,C-端含有一个约50个保守氨基酸组成PHD结构域,属于Alfin-like PHD finger家族成员;GhAL17亚细胞定位预测在细胞核内。2.通过q RT-PCR技术,对棉花组织进行检测,结果表明GhAL17基因在棉花根、茎、叶、子叶中均有表达,在叶片中的相对表达量最高;3.转录活性试验表明GhAL17在酵母细胞中不具有转录激活活性;4.对WT与转基因株系拟南芥根长测定表明,正常培育条件下,转基因株系的根长与野生型相比并无明显的差异,而在盐分及干旱胁迫处理时,开始出现差异,随着处理浓度的提高,这种差异更加明显。盆栽试验中,正常条件下转GhAL17基因不会影响植株的正常生长;在干旱和盐分处理下,过表达株系的生长状况明显强于WT,表明GhAL17基因在干旱和盐分引起的渗透胁迫下具有抗性,对盐胁迫造成的Na+毒性可能具有一定的缓解作用。ABA处理对各株系拟南芥苗期的生长似乎影响不大,植株形态及生长发育与正常条件下相比均无明显差异。人工模拟干旱和盐胁迫导致拟南芥总叶绿素含量下降,但转基因株系的降幅比WT小,暗示着GhAL17基因在植物盐分和干旱胁迫响应中的功能;5.构建了过表达载体(PCAMNA2300-GhAL17),通过农杆菌介导的转化方法,将GhAL17基因转入棉花,获得T0代3个转基因株系,经过初步鉴定,共得到16个阳性单株,后续相关功能验证试验正在进行;综上,本试验对GhAL17基因的功能进行了初步分析,结果表明,异源表达GhAL17基因可在一定程度上提高拟南芥对干旱和盐分胁迫的耐受性。
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