2个玉米光敏色素C基因的克隆及功能验证

为了研究玉米与拟南芥光敏色素C(Phytochrome C,PHYC)功能的异同,以及2个玉米PHYC基因在光形态建成和避荫性反应中的作用,克隆了玉米2个PHYC基因,用生物信息学方法分析玉米PHYC蛋白结构域,与常见物种PHYC蛋白进行系统进化分析,并利用转基因技术在拟南芥中验证玉米PHYC基因的功能。结果表明,从玉米B73自交系中克隆了ZmPHYC 1和ZmPHYC2基因。它们的编码区长度为3405 bp,编码具有1135个氨基酸残基、分子质量为126.14 ku和126.07 ku的蛋白质。ZmPHYC1和ZmPHYC2蛋白结构域与拟南芥和水稻的PHYC蛋白相似,包含1个PAS_2结构域、1个GAF结构域、1个PHY结构域、2个PAS重复结构域、1个组氨酸激酶A结构域和1个类组氨酸激酶ATP酶结构域。氨基酸序列同源性分析发现,二者与高粱PHYC同源性最高。在拟南芥中过量表达ZmPHYC 1和ZmPHYC2可以互补红光下拟南芥phyC-2突变体的长下胚轴表型,并且在持续红光和蓝光条件下均能促进幼苗的去黄化反应,在避荫条件下抑制下胚轴的伸长生长。在促进幼苗的去黄化反应和抑制避荫反应方面,ZmPHYC1的作用优于ZmP HYC2。

玉米光敏色素基因C的克隆与苗期光暗条件下表达分析

光敏色素在植物的种子萌发、幼苗去黄化、叶片开张、茎伸长、开花等发育过程中具有重要调节作用。本研究根据玉米基因组数据库设计引物,获得ZmPHYC1和ZmPHYC2基因序列,分析其编码的氨基酸序列和结构域发现,6个不同光温敏感性玉米品种中光敏色素C基因序列未出现大片段的序列插入或缺失,仅发现少量SNP;ZmPHYC1与ZmPHYC2蛋白中含有1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个His Kinase A结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构域;遗传进化树分析表明,单子叶和双子叶植物明显聚为不同的类别,并且玉米和高粱之间的同源性要高于玉米中PHYC1与PHYC2之间的同源性。利用实时荧光定量PCR技术分析ZmPHYC1和ZmPHYC2的表达模式发现,在光暗处理条件下,两个基因在不同品种间及各组织部位中表达量无显著差异。