梨内根-贝壳杉烯合酶基因克隆及表达分析

中矮1号(Pyrus communis)是中国农业科学院果树研究所选育的梨优良矮化砧木,为研究其矮化机理,应用同源克隆的方法从中矮1号叶片总RNA中克隆赤霉素合成过程中的关键酶——内根-贝壳杉烯合酶(KS)基因的cDNA全长序列,并对该基因在不同梨品种中的表达进行分析。结果表明:基于苹果基因组序列设计的特异引物从中矮1号的总RNA中扩增出了1个编码框全长为2214 bp的cDNA序列,其编码737个氨基酸残基,推断分子量为83.63 kD,等电点为5.37。其氨基酸序列与报道的其他植物KS氨基酸序列的相似性为53.61%～72.63%,其中,与板栗(AEF32083.1)的相似性最高,其氨基酸序列中包含植物KS基因所共有的YDTAWVAWVP和DDXXD保守结构域,因此,将分离到的基因命名为PcKS。早酥、锦香和中矮1号等不同梨品种的PcKS基因的cDNA序列仅有个别碱基差异,但编码的氨基酸序列完全一致,品种间不存在结构差异。RT-PCR表达分析结果表明,PcKS基因在早酥中的表达量低于同时期的锦香和中矮1号,与植株高度相反,初步表明该基因的表达有与梨植株生长势呈负相关的趋势。

赤霉素生物合成酶基因GhCPS和GhKS参与甲哌鎓对棉花幼苗叶片生长的控制

室内盆栽欣抗4,在棉花幼苗第3片真叶完全展平时（第4叶未展开）鎓叶面喷施甲哌（DPC）,研究DPC对棉花幼苗叶片生长的控制与赤霉素（GA）合成早期关键酶柯巴基焦磷酸合酶（CPS）和内根-贝壳杉烯合酶（KS）基因表达的关系。结果表明, DPC处理显著减小棉花幼苗第3和第4叶的叶面积,第4叶叶面积受控制程度较第3叶大；80 mg L＾-1 DPC处理的棉花幼苗第3和第4叶中GA4含量分别于处理后4 d和4～6 d显著低于对照；与对照相比,80 mg L＾-1 DPC处理的棉花幼苗第3叶中GhCPS和GhKS表达在处理后1～4 d显著降低,而第4叶中GhCPS和GhKS的表达在处理后1～6 d显著降低。由此可见, DPC通过影响GhCPS和GhKS的表达,降低内源活性GA4的含量,控制棉花幼苗叶片生长,且较幼嫩叶片对DPC较敏感。

棉花基因组数据库中CPS&KS基因的查找与分析

为了探究赤霉素合成关键酶CPS&KS类基因在棉花中的分布情况,分析了已发表的拟南芥CPS&KS基因编码的蛋白质氨基酸序列,发现该类基因存在2个保守结构域,Terpene_synth和Terpene_synth_C,其在Pfam数据库中的种子文件分别为PF01397和PF03936。利用软件HMMER中的Hmmsearch程序在雷蒙德氏棉蛋白质数据库中调取72条序列,通过与拟南芥中的CPS&KS基因序列进行比对,最终在雷蒙德氏棉基因组中筛选到5个CPS&KS候选基因,这5个基因与四倍体棉花TM-1基因组At和Dt亚组的10个基因具有同源关系。通过对赤霉素敏感的棉花超矮杆突变体赤霉素处理前后转录组数据库分析比对,最终确定2个KS候选基因在转录组中表现为上调作用。