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。