Rht16矮秆小麦中GA2ox-A9(Rht18)基因的克隆与表达分析

赤霉素2-氧化酶(GA2ox)是赤霉素降解途径的一种关键酶,在茎的伸长中起着关键作用。为探讨GA2ox-A9(Rht18)与Rht16矮秆小麦矮化之间的关系,本研究利用同源克隆方法从硬粒小麦株高近等基因系ANW16F(含矮秆基因Rht16)和高秆材料LD222中分别分离得到GA2ox-A9-1和GA2ox-A9-2基因,并对其进行生物信息学分析和表达模式分析。结果表明,从矮秆ANW16F和高秆LD222克隆得到的GA2ox-A9-1和GA2ox-A9-2基因是位于A和B基因组的两个拷贝基因,均含有3个外显子和2个内含子,编码347个氨基酸。ANW16F和LD222的GA2ox-A9-1蛋白在第89位氨基酸残基存在差异,GA2ox-A9-2蛋白在第87位存在差异。ANW16F和LD222的GA2oxA9-1蛋白与GA2oxA9-2蛋白在第182、186、251、336位的4个氨基酸残基存在差异。GA2ox-A9为亲水性不稳定酸性蛋白,无跨膜结构,二级结构丰富,三级结构预测显示与拟南芥GA2ox 6ku3.1A蛋白的序列相似度高,GA2ox-A9-1蛋白结构完全相同,GA2ox-A9-2蛋白略有不同。系统进化分析显示,GA2ox-A9与野生二粒同源性最高。RT-qPCR结果显示,在拔节期GA2ox-A9在高秆LD222茎中的表达量显著高于ANW16F中的表达量,在孕穗期和抽穗期GA2ox-A9在矮秆ANW16F中的表达水平明显高于高秆LD222,推测GA2ox-A9(Rht18)基因参与了Rht16矮秆小麦的矮化。本研究为进一步探讨Rht16小麦的矮化机理和育种利用提供了理论依据。