小麦CASP家族成员分析及功能鉴定

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yellow1989
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CASPARIAN STRIP MEMBRANE DOMAIN PROTEINS(CASPs)是定位于内皮层细胞壁凯氏带区域的四跨膜蛋白,属于一个未鉴定蛋白家族(UPF0497),目前该蛋白家族的功能研究尚未得到深入完整的解析。为了鉴定小麦中的CASP同源蛋白并探究验证其生物学功能,本研究采取生物信息学分析与转基因验证相结合的方法对小麦CASP家族成员进行整体挖掘与功能探究。我们通过家族分析获得小麦所有Ta CASPs基因,对CASP同源基因进行筛选后选择了3个不同表达模式的基因,分别构建超表达载体并转化Nipponbare野生型水稻,对其进行阳性鉴定及表型考察。同时,对中国春小麦进行一系列逆境胁迫处理,测定Ta CASP同源基因的表达量变化。综合生物信息学分析、逆境胁迫以及转基因植株的表型鉴定结果推测小麦Ta CASPs基因可能具有的作用以及潜在的功能。主要的研究结果如下:1.通过序列比对一共获得133个小麦同源基因,其在小麦21条染色体上都有分布,且都具有保守的DUF588结构域;同一进化分支上的Ta CASPs具有相似的motif和基因结构;表达谱分析和q RT-PCR验证发现部分Ta CASPs存在组织特异性表达。2.对中国春小麦进行4种非生物胁迫处理,研究发现部分Ta CASPs受盐胁迫、干旱胁迫以及钙离子胁迫诱导表达,但在低温胁迫下抑制表达。3.挑选根部特异表达(Ta CASP20)、雄蕊特异表达(Ta CASP117)以及组成型表达基因(Ta CASP118)通过同源重组法分别构建超表达载体。研究表明,超表达Ta CASP20、Ta CASP118和Ta CASP117导致籽粒中棉子糖、麦芽三糖含量显著下调,腺嘌呤含量显著上调;超表达Ta CASP118使水稻千粒重和结实率降低、粒宽减少;而超表达Ta CASP117导致粒宽增加;超表达Ta CASP20则对水稻株高、千粒重等农艺性状无显著影响。
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