小麦光周期相关基因TaPIF4和TaPP2C27的克隆和表达分析

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光周期反应是影响小麦开花时间的重要因素之一。近年来随着分子生物学和表观遗传学等领域发展,关于小麦光周期反应分子调控机理研究也取得新的进展,许多光周期相关基因还有待进一步研究。本研究在前期得到的光周期发育数字基因表达谱中筛选得到差异表达的基因Ta PIF4和Ta PP2C27,对这2个基因进行克隆及表达特性研究,并构建了Ta PIF4基因的植物过表达载体。主要研究结果如下:1、通过反转录PCR法从辽春10号小麦中克隆到Ta PIF4基因,该基因c DNA全长为1244bp,开放阅读框(ORF)为1053bp,编码350个氨基酸。Ta PIF4基因的g DNA序列包括个4外显子和3个内含子。通过在线网站预测该基因编码蛋白质的分子量为37.96 k Da,等电点为5.87,在C端含有一个b HLH保守结构域,无跨膜结构和双硫键,预测属于结构不稳定的亲水性蛋白,定位于细胞核中。通过同源比对分析,Ta PIF4蛋白与粗山羊草的PIF4-like蛋白最接近。实时荧光定量分析表明,该基因的表达呈现昼夜节律性,在光照下表达量较低,在黑暗中表达量较高,推测Ta PIF4可能参与了植物光周期反应信号通路。Ta PIF4的表达受外源ABA的抑制,推测该基因可能参与植物ABA调控途径;在干旱条件下Ta PIF4前期表达量较高、后期被抑制,可能与光合作用有关;在低温处理下,Ta PIF4在24h时开始大量表达,可能低温使植物产生了抗逆性。推测Ta PIF4可能参与了植物ABA、干旱、低温胁迫的信号通路。2、通过反转录PCR方法从小麦品种辽春10号中克隆到Ta PP2C27基因,该基因的c DNA全长1411bp,开放阅读框长为1059 bp,编码352个氨基酸,通过在线网站预测该基因编码蛋白质的分子量为39.09 k Da,等电点为5.01。该蛋白含有一个PP2Cc保守结构域,无跨膜结构和双硫键,是结构不稳定的亲水性蛋白,定位于细胞核中。同源性分析表明PP2C27蛋白在不同物种之间比较保守,Ta PP2C27与粗山羊草PP2C27蛋白最接近。对Ta PP2C27表达特性进行分析,Ta PP2C27基因的表达具有组织器官特异性,在不同组织器官中的表达与植物品种、日照时间有关,推测Ta PP2C27基因的表达与光周期有相关,但是这种相关性还需进一步的试验证明。逆境胁迫结果显示Ta PP2C27基因在干旱、低温、ABA逆境胁迫中经一段时间抑制后均被诱导表达,推测该基因参与了ABA抗逆信号途径。3、构建了Ta PIF4的植物过表达载体,以农杆菌介导法将其转入光不敏小麦品种辽春1 0 号和光敏小麦品种宁春36号中,收获转基因T0代种子。关于农杆菌介导法对转化后代的遗传稳定性还有待后续试验的进一步研究。
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