烟草NtPRR37基因克隆及功能分析

【目的】伪答应基因家族(pseudo response regulators,PRRs)是高等植物调控开花途径的重要基因。克隆烟草NtPRR37基因并分析其对不同光周期的应答及对开花的影响,为烟草开花调控提供靶标基因。【方法】利用同源克隆方法从普通烟草(Nicotiana tabacum L.)中克隆得到NtPRR37基因,并对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)分析其在不同组织中的表达及不同光照时长处理的表达模式。同时利用病毒诱导基因沉默(virus induced gene silence,VIGS)技术降低NtPRR37表达水平并观察表型变化及检测开花相关基因表达变化。【结果】NtPRR37基因全长2472 bp,编码823个氨基酸,相对分子质量90.16 kD,含有PRRs基因家族的典型保守结构域(REC和CCT结构域)。通过同源进化分析发现,烟草NtPRR37与绒毛烟草(Nicotiana tomentosiformis)、林烟草(Nicotiana sylvestris)及本氏烟草(Nicotiana benthamiana)的PRR37在进化上属于同一分支。采用RT-qPCR分析发现,该基因在盛花期烟草各个组织的表达特征存在差异性,在雌蕊中的表达量最高,在侧根的表达量最低;在不同光照时长处理下,NtPRR37随着光照时间的增加表达量呈上升趋势,全黑暗处理下表达量最低,且具有生物节律性;NtPRR37沉默植株中NtPRR37表达量明显下调且沉默植株开花期提前,这可能与诱导开花相关基因(NtFT4、NtAP1、NtCO、NtSOC1)表达量显著上调有关。【结论】NtPRR37的表达受到光周期的调控,且在烟草开花过程中NtPRR37作为开花抑制因子存在。

光照调控植物多酚类物质合成的研究进展

植物多酚是植物体内具有多元酚结构的一类复杂的酚类次生代谢物,能够应对生物和非生物胁迫引起的氧化损伤,因此在植物生长发育过程中具有重要的作用。光照对植物的生长发育及多酚类物质合成具有至关重要的影响,其主要通过调控苯丙烷等代谢途径基因影响多酚类物质的合成。简述了多酚类物质的合成途径,并从光周期、光照强度以及光质三方面总结光照对多酚类物质合成的影响,旨在为今后多酚类物质的调控机制提供理论基础。

棉花GaLMI1-like基因功能及其启动子表达分析

LMI1基因是叶片锯齿状结构发育调控的关键基因。为了研究棉花鸡脚叶发育的机理,通过PCR扩增技术从A基因组棉花亚洲棉石溪亚1号中克隆出GaLMI1-like基因及其启动子序列,大小分别为681,1439 bp。结构域分析发现,GaLMI1-like蛋白含有与陆地棉中同源基因一样的homeobox结构域,进一步构建了GaLMI1-like基因过表达载体p6MYC-GaLMI1-like,转化拟南芥后验证了GaLMI1-like基因具有调控叶片缺刻表型发育的功能。对启动子序列进行顺式作用元件分析,发现其除了具有CACA-box和TATA-box等基本作用元件外,还具有光响应及根、茎和叶肉特异性表达相关元件。构建了GaLMI1-like启动子的GUS融合表达载体并转化拟南芥,GUS染色结果显示,该启动子能够驱动GUS基因在根中柱、茎和叶片中表达,其中在叶片中染色较深。上述结果表明,GaLMI1-like基因具有调控缺刻叶形成的功能,且此调控棉花叶形发育的功能是通过GaLMI1-like启动子调控其在叶片中强表达实现的。

基于CRISPR/Cas9技术的烟草NtHQT2基因敲除及功能分析

羟肉桂酰辅酶A奎宁酸羟肉桂酰转移酶(hydroxycinnamoyl-CoA quinate hydroxycinnamoyl transferase,HQT)是绿原酸合成代谢通路的关键酶。从普通烟草(Nicotiana tabacum L.)中克隆到1个NtHQT的同源基因,并命名为NtHQT2。氨基酸序列比对和遗传进化分析结果显示,NtHQT2具有HQT蛋白保守的HTLSD和DEFEG基序,并且在进化上与烟草及其他茄科植物HQT属于同1个分支。通过qRT-PCR分析NtHQT2基因在烟草不同组织的表达模式发现,NtHQT2基因在烟草根、茎、叶、腋芽和花中均有表达,但在叶片中的表达量较高。进一步利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对NtHQT2基因进行定向敲除,获得了3种类型的T0代基因编辑植株,均能导致NtHQT2蛋白的翻译错误。通过测定T2代NtHQT2基因编辑烟株叶片中绿原酸含量,发现编辑烟株比对照K326烟株绿原酸含量显著下降,说明NtHQT2基因正向调控绿原酸的合成。