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棉花烟酰胺合成酶基因GbNocotin及其启动子的克隆和功能分析

杨郁文 周建武 高媛媛 陈天子 张保龙 倪万潮 中国农业科学 2014年第06期

摘要:【目的】克隆棉花烟酰胺合成酶基因及其启动子,明确其表达特征,分析其在转基因育种中的应用前景。【方法】根据对一个棉花MaxxaBAC克隆(78LI6)的测序结果,首先从海岛棉品种海7124中PCR扩增获得了棉花烟酰胺合成酶基因GbNocotin的启动子序列,并利用网上数据库PLACE对该序列进行调控元件的预测分析。其次构建该启动子-9GUS连接的重组载体pGbNocotin::GUS,并通过花浸染法转化拟南芥并获得转基因植株,分别在幼苗期和成熟期对转基因植株进行GUS染色分析。然后通过RT—PCR获得GbNocotin的开放阅读框(ORF)序列,并利用Mega5.0对GbNocotin进行进化树分析,最后利用实时荧光定量PCR(RealTimePCR)对该基因进行组织表达,诱导表达分析。【结果】GbNocotin的启动子区为i.8kb,通过相似性比较预测发现该启动子含有1个专一性Fe缺乏诱导元件IR020S,还含有干旱、重金属、病原物等逆境响应元件以及植物激素响应元件等。对转化pGbNocotin::GUS拟南芥植株的GUS染色结果表明,在幼苗期GUS基因主要在根部以及下胚轴处表达,而在成熟期除了在根部表达外,还在果荚的基部、花序以及叶柄基部表达。GbNocotin的开放阅读框含有864个核苷酸,编码287个氨基酸,该蛋白等电点为6.76,分子量为32.7kD。虽然在第11—286位氨基酸处具有bIAS保守结构域(PFAMaccessionnumber:PF03059),但是与其他植物来源的该类基因相似性较低,与相似度最高的拟南芥的ATNAS3也仅有43%的相似性。GbNocotin的表达具有器官差异性,在根和茎中的表达最强,其次是棉纤维和花,但是在叶片及胚珠中表达量很低。另外,该基因在缺铁条件下表达量显著上升,在缺铁处理一周后棉花幼根中的表达量较对照增加9倍。而CuSO。、PEG、脱落酸(ABA)以及赤霉素(6A)处理均抑制其表达,但是抑制程度

关键词:棉花烟酰胺合成酶基因启动子器官差异缺铁诱导

单位:江苏省农业科学院农业生物技术研究所 南京210014 江苏省农业科学院经济作物研究所 南京210014

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