山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox的克隆和功能分析

【目的】赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases,GA3ox)是赤霉素(GAs)生物合成途径中关键酶之一,对山核桃(Carya cathayensis)中CcGA3ox基因进行克隆,并进行序列分析和功能验证。【方法】以山核桃体细胞胚为材料,提取RNA,采用PCR扩增技术,克隆山核桃CcGA3ox基因编码区全长;对序列进行生物信息学分析。为验证基因功能,通过同源重组技术构建具有强启动子的35S::CcGA3ox::GFP过表达载体,以核桃体细胞胚为转化材料,利用农杆菌介导法进行遗传转化;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析山核桃CcGA3ox基因在转基因阳性核桃植株中的相对表达量。采用紫外分光光度计检测植株中叶绿素含量,并分析其差异。【结果】山核桃CcGA3ox基因开放阅读框(ORF)全长为1 116 bp,编码371个氨基酸。对CcGA3ox氨基酸序列分析发现,其含有2OG-FeⅡ-Oxy结构域。系统进化树显示,CcGA3ox与薄壳山核桃CiGA3ox亲缘关系最近,与核桃JrGA3ox亲缘关系较近。对核桃体细胞胚进行遗传转化、荧光检测及PCR验证表明,35S::CcGA3ox::GFP过表达载体被成功转入核桃体胚中。核桃阳性再生植株与对照植株相比,株高明显增高;qRT-PCR结果表明,CcGA3ox基因相对表达量显著增加。同时,过表达CcGA3ox基因可以降低核桃阳性再生植株中叶绿素含量。【结论】山核桃CcGA3ox基因在核桃生长过程中对株高调控起关键作用。

高等植物赤霉素3-β-双氧化酶基因研究进展

赤霉素3-β-双氧化酶(GA3ox)是赤霉素(GA)生物合成过程中的关键酶之一,直接作用于活性GA的生成,在植物的生长发育过程中发挥着重要作用。GA3ox已在拟南芥、烟草、高粱和杨树等多种植物中得到克隆,在植物个体的不同生长阶段、不同组织中GA3ox的表达量均存在着差异,这主要是由物种内在的遗传因素所决定的,同时环境因子和外源激素处理对GA3ox表达也有着显著的影响。通过对基因突变体的研究,揭示出GA3ox突变导致GA的生物合成受阻而间接影响植物的生长,导致植物茎秆、花、种子、果、根等部位性状的改变,包括植株矮化、结籽困难等。过量表达GA3ox基因促进GA的生成,诱导细胞的分裂与分化,促进根尖的径向伸长、种子萌发等。主要从GA3ox的基因克隆与表达模式及其功能效应两方面综述了其在高等植物中研究进展,通过对GA3ox在不同植物中的相关功能研究,探讨其在植物生长发育过程中的具体作用,以期为了解GA3ox对植物生长发育的调控机制提供参考,也有助于在生产实践中更好地利用GA3ox开展基因工程研究,定向培育植物新品种。

转基因水稻对赤霉素敏感性的初步研究

以水稻品种中花11及其转基因株系为材料,研究它们在苗期对GA3的反应程度.结果表明:用100mg/L的GA3在二叶期对各植株进行喷雾,5d后各个株系苗高都比以喷水的对照组显著增长.在充分考虑起始株高和试验期间对照正常生长动态变化的基础上提出了比净伸长率(specificnetelongateratio,GA3处理的净伸长率和对照净伸长率之比)的概念,并建议根据比净伸长率分析各株系对GA3的敏感性.应用该方法发现2份对GA3钝感的材料.文章报道这一结果并探讨了造成用比净伸长率与常用的“株高增长率”分析水稻品种/株系对GA3敏感性差异的原因.

芒果赤霉素氧化酶基因GA3ox的克隆、表达及亚细胞定位分析

赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases,GA3ox)是赤霉素(gibberellic acid,GA)生物合成途径中的关键限速酶之一。芒果中GA3ox基因的功能及其表达模式未见报道。本研究利用RACE技术克隆了一个芒果GA3-氧化酶基因(GA3ox),该基因全长cDNA序列为1680 bp,编码氨基酸381个,开放阅读框(open reading frame,ORF)为1146 bp,蛋白分子量为42.6 kD,等电点为5.13,不含信号肽,不含跨膜结构域。系统发育树分析发现,该基因编码的蛋白主要与开心果亲缘关系较近,其次为克莱门柚、甜橙、麻疯树等植物。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该基因主要定位在细胞质中。通过对乔化、矮化芒果品种不同发育时期的叶片的实时荧光定量PCR分析发现,该基因主要在矮化品种中表达量较高,在乔化品种各个时期表达量较低,且差异不大。矮化品种中主要在开花期表达量最高,坐果期7~8周含量最低,但都高于乔化品种的任何取样时期。该基因的克隆和表达分析为下一步功能的研究及其在芒果株形调控分子机制提供理论依据。