大豆GmMYB133调控植株高度的功能及分子机制研究

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CCA1-like MYB转录因子是MYB转录因子的一个亚家族,参与植物生长发育的各个重要阶段,涉及植物昼夜节律调控、下胚轴伸长、开花和光的形态建成、激素调控等多个方面。我们实验室的前期研究表明大豆中存在54个CCA1-like MYB转录因子,GmMYB133是成员之一。先期的研究结果表明它在拟南芥中异源过表达导致下胚轴变短、植株变矮紧凑的表型。大豆的株高是影响大豆产量及质量的关键因素之一,因此,本研究将GmMYB133在大豆中进行过表达,通过表型观察和转录组测序分析、酵母单杂交等实验手段,对GmMYB133调控植株高度的功能及其作用机制进行探究。研究结果如下:1.构建了植物表达载体,利用农杆菌介导的子叶节转化的方法将GmMYB133在大豆中过表达并进行表型观察,发现过表达导致大豆植株变矮和茎基部变粗的生长发育表型。2.为探讨过表达导致的分子机理,我们对GmMYB133过表达和受体Williams82大豆品种进行转录组测序分析,并通过实时定量PCR对相关结果进行了验证。发现在GmMYB133过表达大豆中,激素相关基因和光形态建成相关基因表达量发生较大变化:激素相关的GA合成基因(Gm CPS1,Gm GA20ox1,Gm GA20ox2,和Gm GA3ox3)的表达量下降,而GA降解相关基因Gm GA2ox8的表达量上升;生长素酰胺合成酶编码基因Gm GH3表达量上升;光形态建成正调控因子Gm BBX22显著上调表达。生物钟相关基因Gm PRR5节律表达相位延迟8h,Gm LHY节律表达相位提前4 h。3.为了确定基因表达的变化是否引起激素含量的改变,我们分别测定GmMYB133过表达大豆和Williams82大豆品种中自由IAA和GA的含量,检测结果显示,GmMYB133过表达大豆相比于Williams82大豆品种,其自由IAA含量显著降低,活性GA(GA1,GA3和GA4)含量显著下降。4.为了寻找GmMYB133的直接靶标,我们利用酵母单杂(Y1H)的方法对一些基因进行了验证,结果表明GmMYB133转录因子可以结合GA降解基因Gm GA2ox8,生长素酰胺合成酶编码基因Gm GH3,生物钟相关基因Gm PRR5以及光形态建成正调控因子Gm BBX22的启动子区域,说明GmMYB133可能通过调控这些基因的表达而实现其调控植株发育的功能。以上这些结果为深入研究GmMYB133的作用机理提供了思路。
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