拟南芥AtRRM1基因及其油菜同源基因的功能研究

【摘要】拟南芥作为模式植物,在过去的十几年内一直是科学家们的研究焦点。基于对它的研究,人们不仅提高了自身对植物功能基因的认知水平,同时也试图通过它来搭建一个了解其他作物和进行生态学研究的平台。为此,科学家在拟南芥中构建了T-DNA插入突变体库,以解析大量的功能未知基因。本文旨在对拟南芥中的一个功能未知基因AtRRM1(At3g23900)的表达及其可能的相关功能进行研究。TAIR对其注释为RNA识别基序(RNArecognitionmotif),AtRRM1基因CDS全长为2964bp,共编码987个氨基酸。CDD数据库分析结果显示其含有两个保守的结构域。根据对AtRRM1基因纯合插入突变体的筛选和表型鉴定发现：同一时期,突变体植株的株高明显高于野生型,并且在发育初期突变体植株的下胚轴较野生型的长。另外,突变体叶片的绿色较野生型浅,且叶柄明显较长,叶片面积较大。同时,用pMDC83构建该基因的全长表达载体,转化其纯合插入突变体内发现,突变体表型被不同程度地互补,与AtRRM1基因表达量的检测结果一致。截取起始密码子上游2kb左右的序列连入pBI101构建启动子表达载体,转化入野生型拟南芥中表达,并对野生型和突变体植株同时取样进行半定量与定量检测。GUS染色和定量与半定量的结果相近,表现为各个器官中均有表达但有强弱之分。在茎生叶和莲座叶的叶脉、花药、花以及幼嫩角果中有较强表达,在根和较大角果中几乎无表达,茎的不同部位表达量也有差异。对启动子进行生物信息学分析发现,光反应的顺式作用元件无论种类还是数量都占多数。后根据推定结果设计了光反应实验。将突变体和野生型植株一同放在光照、黑暗以及先光照后黑暗三种不同条件下生长,一定时间后,分别检测植株的发芽率以及株高。实验数据显示,黑暗环境抑制了突变体下胚轴的伸长,而光可以促进其下胚轴伸长并同时提高了其发芽率,说明该基因对光敏感,可能参与植物对光的反应过程。植物的株高与植物激素有紧密联系,尤其与赤霉素关系最为密切。对野生型和突变体植株喷施适量的GA和PAC,并对GA内源基因进行定量检测发现：突变体内AtRRMl基因表达量下降的同时,GA代谢路径中的GA3ox1基因表达量上升,而后者的上升意味着GA的合成量增多。于是我们推断,突变体的株高为GA和光照共同作用的结果。最后,AtRRMl基因进行BLASTP比对和序列进化分析发现,该基因与甘蓝和白菜中的基因(Bol037328、Bra014989)亲缘性较高。后根据同源性高的白菜基因,在起始和终止密码子设计引物从甘蓝型油菜中克隆出一个拷贝,命名为BnRRMl。在甘蓝型油菜数据库中进行BLASTN比对,得到相似性高的同源序列,结合已知的白菜和甘蓝序列,在所有序列的共同保守区段设计引物用高保真酶扩增甘蓝型油菜中双11,测序后根据扩增片段的特异SNP位点进行分类,总共获得了七个不同的拷贝,为后续的转基因研究奠定基础。
【作者】陈艺；
【导师】涂金星；
【作者基本信息】华中农业大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】AtRRM1；下胚轴伸长；株高；光反应；GA；甘蓝型油菜；

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