毛竹中油菜素内酯调控基因BBRG9的克隆及功能分析

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毛竹(Phyllostachys edulis)是我国栽培历史悠久、范围广的极具经济价值的竹种之一。毛竹的生长发育受到多种内源植物激素与外界环境的复杂的协同调控。油菜素类酯(Brassinosteroids,BRs)是一种植物甾醇类激素,对植物的生长发育的多个生物学过程具有调控功能。已有研究表明,外源施加油菜素内酯可以提高植物对生物与非生物胁迫的抗性以及作物产量。但是油菜素类酯如何调控毛竹生长发育及其分子机制的研究还很少,一定程度上限制了油菜素内酯在毛竹生产中的应用。本文主要通过研究毛竹中的一个BR响应基因BBRG9(Bamboo BR responsive gene 9)来探索BR对调控毛竹生长的调控机理,主要结论如下:(1)对BBRG9基因进行了生物信息学分析。利用数据库寻找分析了BBRG9的同源蛋白,比对序列并构建了系统进化树。BRRG9蛋白家族为禾本科特有,未发现有已知功能的结构域存在。毛竹中的BBRG9蛋白与复活草、二穗短柄草、水稻中的同源蛋白最相似。(2)在毛竹幼苗的根中,BBRG9基因的表达量随BR的生物合成抑制剂PPZ的处理增加,而被在BR处理后降低。然而,在地上部分则变化不大,未达到显著变化的程度。地上部分BBRG9基因的表达量具有微弱的PPZ的处理后降低,而随BR处理增加的趋势。(3)克隆BBRG9基因并构建融合YFP标签的过量表达载体。在烟草表皮细胞中进行瞬时表达,结果表明BBRG9蛋白定位于叶绿体、细胞核和细胞膜中。(4)过量表达BBRG9基因转化至拟南芥中,过表达植株表现出植株矮小、莲座叶片狭长、叶片变小且卷曲、叶缘枯黄的表型。而且基部侧枝增多,有明显的顶端优势缺失的表型。综上所述,本文克隆了毛竹中的一个BR调控的BBRG9基因,在地上和地下部分受BR的不同的调控,并通过在拟南芥中的过量表达探索了其可能的生物学功能。本研究为将来进一步探索BR调控毛竹生长发育的分子机制,为进一步利用基因功能调节毛竹生长,开发毛竹的基因库价值提供实验和理论基础,为林业经济发展提供了参考。
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