小麥光敏色素基因家族的克隆、表達(dá)分析與功能研究.pdf

1、光是植物生長的重要環(huán)境因素，對植物的營養(yǎng)生長、生殖發(fā)育都有重要的影響，其通過一系列的信號途徑最終導(dǎo)致相應(yīng)生化現(xiàn)象，諸如氣孔開閉、光呼吸、葉綠體運(yùn)動(dòng)、光合作用、光形態(tài)建成、植物生物鐘等現(xiàn)象。光敏色素是植物體內(nèi)一類重要的光受體，它們感知光質(zhì)、強(qiáng)度、方向和周期性的變化，進(jìn)而對植物生長和發(fā)育產(chǎn)生非常重要的影響。擬南芥光敏色素介導(dǎo)的光信號通路的研究已經(jīng)相當(dāng)透徹，但作物中有關(guān)光敏色素的研究相對較少。擬南芥光敏色素A（AtphyA）是遠(yuǎn)紅光的主要受體

2、，參與抑制下胚軸的伸長、促進(jìn)子葉的開張和花青素積累，阻斷持續(xù)遠(yuǎn)紅光條件下的變綠。本試驗(yàn)通過RT-PCR技術(shù)克隆得到小麥的3個(gè)光敏色素A基因（TaPHYAs：TaPHYA1、TaPHYA2、TaPHYA3），對其基因結(jié)構(gòu)和預(yù)測的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；利用Real-time PCR技術(shù)對TaPHYA1、TaPHYA2和TaPHYA3在各種光質(zhì)、黑暗到不同光質(zhì)轉(zhuǎn)換、長日照、短日照處理以及組織器官的特異表達(dá)模式進(jìn)行了分析；通過轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)擬南芥p

3、hyA-211突變體，對它們的功能進(jìn)行了初步研究。研究結(jié)果與結(jié)論如下：
　　1.普通小麥在染色體4AL、4BS和4DS上各攜帶1個(gè)PHYA基因，采用RT-PCR的方法對其進(jìn)行了克隆，并將這3個(gè)基因分別命名為TaPHYA1、TaPHYA2和TaPHYA3。
　　2.小麥PHYA基因具有非常相似的結(jié)構(gòu)，TaPHYA1和TaPHYA3的外顯子（exon）和內(nèi)含子（intron）位置和大小一致，TaPHYA2由于單核苷酸突變導(dǎo)致基因

4、提前終止，但其第一個(gè)exon和第一個(gè)intron位置和其它兩個(gè)PHYA基因也很一致。
　　3.TaphyAs蛋白均具有光敏色素的特征結(jié)構(gòu)域，包括發(fā)色團(tuán)結(jié)合區(qū)GAF（cGMP-stimulated phosphodiesterase）、PAS、組氨酸激酶相關(guān)區(qū)域HisKA（histidine kinase–related domain）等。3個(gè)小麥光敏色素A蛋白的結(jié)構(gòu)域分布較一致，TaphyA2由于提前終止導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域缺失His

5、KA domain和HATPase_c domain。
　　4.在不同光質(zhì)、黑暗到不同光轉(zhuǎn)換、長日照、短日照條件下TaPHYA1和TaPHYA2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)模式更為相似，而異于TaPHYA3的表達(dá)，TaPHYA3的表達(dá)量明顯高于TaPHYA1和TaPHYA2。
　　5.小麥幼穗中TaPHYAs的表達(dá)量明顯高于根、莖、葉和鞘，且與TaPHYA1和TaPHYA2相比，TaPHYA3的表達(dá)量在幼穗中明顯較低，但在根、莖、葉、鞘中較高