拟南芥AAP基因家族的组织表达分析以及AtAAP1基因的功能研究

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氨基酸通透酶(amino acid permease,AAP)是一种跨膜转运蛋白,广泛参与植物体内氨基酸的吸收、转运。拟南芥氨基酸通透酶家族由8个成员组成,编号AtAAP(1-8)。胚乳特异性启动子能够促进目标基因在胚乳中高效表达。实验室前期成功构建了具有胚乳特异性的PTF101.1-GT1-AAP1植物表达载体,本研究通过农杆菌介导法转化拟南芥,经过两代抗性筛选,获得T2代阳性植株作为转基因实验材料。本研究利用生物信息学方法对AtAAP家族核酸和蛋白序列进行分析,荧光定量PCR方法分析了AtAAP(1-8)基因在野生型和转基因拟南芥根、茎、叶、花和果荚中的组织表达情况,同时测定了野生型和转基因拟南芥的三个生理指标,游离氨基酸含量、总蛋白含量、20种氨基酸含量及其组成,旨在分析AtAAP家族组织表达量和氨基酸指标之间的关系。转基因拟南芥中AtAAP家族组织表达量和生理指标分析,旨在通过过表达AtAAP1基因来增加生殖器官的氨基酸含量,使AAP基因应用于产业化。主要结果如下:1:生物信息学结果表明:AtAAP家族基因定位在1号和5号染色体上,氨基酸数为466-493,均为碱性氨基酸;蛋白二级结构以α-螺旋为主;AtAAP家族均含有跨膜区,均为跨膜转运蛋白;AtAAP家族基因结构中均有内含子和外显子;AtAAP家族启动子区均有激素响应元件、胁迫应答元件、组织表达元件和生理调节元件;系统进化树显示,AtAAP家族与甘蓝型油菜BnAAP家族亲缘关系最近。2:AtAAP家族在野生型拟南芥根、茎、叶、花和果荚各个组织中表达量不同。AtAAP1和AtAAP7在果荚中相对表达量高;AtAAP2在果荚、花和叶中高于其它组织;AtAAP3在叶和根中的表达相对较高;AtAAP4在茎中相对表达量高;AtAAP5和AtAAP6在叶中相对表达量高,AtAAP8在花中相对表达量高。3:利用农杆菌介导的花序侵染法转化拟南芥,经过两代抗性筛选,获得T2代阳性植株24株作为转基因实验材料。4:AtAAP家族在转AtAAP1基因拟南芥中根、茎、叶、花和果荚中表达水平出现不同程度的上调和下调,但是上调表达明显,其中根、果荚和茎三个组织上调表达较明显。AtAAP1和AtAAP6在根中表达上调,AtAAP3、AtAAP5和AtAAP7在茎中表达上调,AtAAP1和AtAAP2在果荚中表达上调。5:分析野生型和转基因拟南芥各个组织生理指标的变化,发现通过过表达AtAAP1基因,转基因拟南芥生殖器官游离氨基酸含量、总蛋白含量和20种氨基酸含量三个生理指标均高于野生型。
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