陆地棉GhUGT76C1基因克隆、生物信息学分析及功能初探

【目的】研究GhUGT76C1基因调控陆地棉株高的生物学功能。【方法】以陆地棉矮化突变体LA-1为材料,克隆GhUGT76C1基因,并对克隆片段进行生物信息学及进化分析。构建过量表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥获得过量表达转基因株系。通过不同光质光强处理条件下转基因株系表型鉴定分析GhUGT76C1基因在调控LA-1矮化中发挥的功能。【结果】成功克隆了陆地棉GhUGT76C1基因。GhUGT76C1基因全长1447 bp,cds序列长1365 bp,编码454个氨基酸,理论分子量为51.31 kD,等电点为5.40,编码不稳定疏水性蛋白。GhUGT76C1蛋白的二级结构含有10个α螺旋,17个β片层区,22个转角,22个无规则卷区。系统进化树分析发现,GhUGT76C1蛋白与拟南芥同源蛋白的亲缘关系最近。成功构建陆地棉GhUGT76C1基因过量表达载体,并转化拟南芥获得过量表达转基因株系。表型分析发现,在黑暗、低光强蓝光及远红光条件下过量表达株系均出现显著的下胚轴增长的表型。【结论】首次成功克隆了陆地棉GhUGT76C1基因,并初步解析了其调控株高的功能,为深入了解陆地棉高度的调控机理提供研究材料。

陆地棉GhCRE1影响种子萌发初探

为明确陆地棉细胞分裂素受体基因(GhCRE1)在调控植物生长发育中的功能,为研究陆地棉GhCRE1基因调控种子萌发的分子机理提供材料,进一步从分子水平上提高种子萌发率,通过克隆陆地棉GhCRE1基因,利用基因过表达技术将该克隆片段连接至含Ubiquitin启动子的pCUbi1390载体上构建该基因的过表达载体,同时利用CRISPR/Cas9基因编辑技术设计拟南芥CRE1基因的sgRNA片段,合成sgRNA核苷酸序列,从而构建拟南芥CRE1基因靶向敲除载体。将以上2种载体转化农杆菌,使用花序浸染法,以拟南芥为受体材料创建GhCRE1过表达株系及基因编辑功能缺失突变体。接着利用PCR技术和qPCR技术筛选鉴定获得过量表达的GhCRE1拟南芥株系及CRE1功能缺失的拟南芥株系并收获种子,经过对比统计收获的种子与野生型种子在1/2MS培养基上的萌发势进行表型分析,进一步明确陆地棉GhCRE1基因影响种子萌发的功能。结果显示,本研究成功获得了拟南芥GhCRE1过表达株系及CRISPR基因编辑功能缺失突变体株系,且通过数据整理后发现,在种子萌发第2天时,相比野生型,2个过表达转基因株系萌发势分别提高15%和11%左右,而拟南芥CRE1功能缺失型突变体萌发势降低15%左右。该研究揭示,GhCRE1基因过表达能显著提高拟南芥萌发速度。