【摘 要】
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环境中的光强、光质和节律等光信号调控植物生长发育和作物产量性状。HFR1是模式植物拟南芥的b HLH转录因子,在远红光受体PHYA、蓝光受体CRY和UV-B受体UVR8下游起重要作用,参与种子萌发、光形态建成、开花诱导、避荫反应及叶片衰老等生长发育过程。我们将拟南芥HFR1在玉米中异源转化,旨在通过改变其光信号通路进行玉米改良探索。与非转基因对照相比,HFR1玉米转基因株系的株高和穗位分别降低26
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环境中的光强、光质和节律等光信号调控植物生长发育和作物产量性状。HFR1是模式植物拟南芥的b HLH转录因子,在远红光受体PHYA、蓝光受体CRY和UV-B受体UVR8下游起重要作用,参与种子萌发、光形态建成、开花诱导、避荫反应及叶片衰老等生长发育过程。我们将拟南芥HFR1在玉米中异源转化,旨在通过改变其光信号通路进行玉米改良探索。与非转基因对照相比,HFR1玉米转基因株系的株高和穗位分别降低26.8%和22.5%、节间数平均减少2.5个。结果表明HFR1在玉米中异源转化有效地改变了玉米株型。利用拟南芥HFR1的氨基酸序列在Maize GDB网站进行比对,发现玉米具有两个与HFR1最相近的b HLH转录因子,分别命名为Zm PIF-La和Zm PIF-Lb。以玉米自交系B73为材料,采用RT-PCR方法克隆了Zm PIF-La和Zm PIF-Lb基因,并利用生物信息学网站对二者结构域进行了预测和系统进化树分析。进一步通过实时荧光定量PCR方法分析了它们在不同组织中的转录丰度,及其对不同光质和光周期处理的响应。研究发现,Zm PIF-La和Zm PIF-Lb分别编码1689 bp和558 bp左右的DNA片段。玉米Zm PIF-L蛋白与其他常见植物HFR1蛋白均只有一个b HLH结构域,它们b HLH结构域序列较为保守,但其他差异非常大,暗示它们之间存在强烈的功能分化。Zm PIF-La和Zm PIF-Lb基因主要在玉米茎、苞片和叶片中表达;二者均能响应不同的光质、黑暗到不同光质转换及光周期处理,但二者的表达模式有一定的差异。这些结果暗示Zm PIF-L在玉米中的功能存在分化。总之,两个Zm PIF-L基因对不同光处理响应的表达模式存在差异,其中Zm PIF-La迅速响应各种光处理,而Zm PIF-Lb对持续光响应更强烈,暗示二者在玉米中功能存在分化。本研究为探索Zm PIF-La和Zm PIF-Lb基因的功能及其在玉米品种改良中的应用奠定了研究基础。
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