大豆开花期候选基因GmRNPC3功能研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ligang_nc2
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大豆(Glyma max(L.)Merr)是一种典型的短日照(short day,SD)植物,在长日照条件(long day,LD)下花期显著延迟。大豆的种植地点、生长环境和光照条件等对花期的影响较大,故大豆适宜种植地区不广。众多因素中,光照条件是影响大豆种植区域、品质和产量的重要因素。近年来,大豆中控制开花期的重要QTL位点相继被发现,相关调控基因被克隆,并进行功能验证。但由于大豆开花期影响因素较多,仍有许多调控花期的基因位点尚未验证。为了进一步获得调控大豆开花期的基因位点,以桂早1号为母本,B13为父本,构建了一个高密度遗传连锁图谱。本研究在此基础上,采用复合区间作图法对调控大豆开花期的基因进行精细定位和功能分析,实时荧光定量实验确定一个与大豆开花期相关的候选基因GmRNPC3,通过异源转化拟南芥对该基因的功能进行初步的研究,取得的研究结果如下:1.大豆开花期候选基因的确定。在对大豆开花期定位的结果中,通过与已发表的数据进行比对,初步确定一个与大豆开花相关的新的QTL位点。该位点内有4个候选基因,在两个亲本中对4个候选基因进行组织表达模式分析,实验结果表明GmRNPC3为大豆开花期候选基因。2.GmRNPC3蛋白生物信息学分析。生物信息学分析结果显示,GmRNPC3位于大豆第16号染色体上,是一个小剪接体蛋白,属于RNPC基因家族,该基因的RNPC结构域高度保守。进化树分析该基因与豆类亲缘关系较近,与水稻、玉米等植物同源性较低。对GmRNPC3蛋白质进行结构预测,结果表明GmRNPC3蛋白没有跨膜结构域,GmRNPC3蛋白为疏水性蛋白,未发现信号肽序列,其蛋白亚细胞定位预测结果为细胞核。3.GmRNPC3的表达模式分析。利用qRT-PCR分析GmRNPC3的表达模式,发现大豆的各个器官中均有表达,且在桂早1号中,花的表达量比B13表达量高。构建GmRNPC3的GFP表达载体,注射到烟草表皮细胞中,亚细胞定位结果显示GmRNPC3蛋白主要定位于细胞核中。4.GmRNPC3基因功能验证。构建GmRNPC3基因的过表达载体,异源转化野生型拟南芥,筛选出阳性过表达株系。对转基因植株进行开花期表型分析,结果显示在长日照条件下,与野生型拟南芥相比,转基因株系表现出显著的早花现象。拟南芥同源基因的T-DNA插入型突变体,在长日照生长条件下与Col-0表型相比花期显著延迟。将GmRNPC3基因回补突变体后,得到转基因回补植株,对转基因回补植株进行表型分析,结果显示突变体晚花现象得到回补,与野生型植株和突变体植株相比,转基因回补植株都表现为显著的早花现象。本研究通过对花期候选基因进行筛选、生物信息学分析、表达模式分析和拟南芥中功能分析等,初步探究了GmRNPC3基因的功能,该基因可能参与了大豆的开花调控过程,本研究为进一步探究大豆的开花调控机制提供了参考依据。
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