【摘 要】
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小麦(Triticum aestivum L.)是世界重要粮食作物之一,随着世界总人数的增加以及有效耕地面积的减少,提高小麦单产量极为重要。株型相关基因的鉴定及功能分析对小麦的分子设计
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小麦(Triticum aestivum L.)是世界重要粮食作物之一,随着世界总人数的增加以及有效耕地面积的减少,提高小麦单产量极为重要。株型相关基因的鉴定及功能分析对小麦的分子设计育种具有重要指导意义。在水稻中,去泛素化酶OsOTUB1的功能缺失会导致调控理想株型的基因OsIPA1/OsSPL14的大量积累,进而导致植株分蘖数减少,茎秆变粗,穗变大。为理解小麦株型调控的分子机理,本研究利用生物信息学方法鉴定并分离了 TαOTUB1s基因,进而对其功能进行了初步分析,具体结果如下:小麦Peptidase_C65 Otubain家族成员共50个成员,我们通过保守结构域和基因结构分析、染色体定位、基因表达量分析等预测并分离了小麦TαOTUB1s基因。与水稻及其他物种的OTUB1的氨基酸序列对比结果显示TαOTUB1s与OTUB1蛋白具有高度保守性。TαOTUB1s具有TaOTUB1-A、TaOTUB1-B、TaOTUB1-D三个等位基因,进化树分析结果显示TaOTUB1-A与大麦(Hordeum vulgare L.)中的OTUB1具有较近的亲缘关系,我们选取TaOTUB1-A为研究对象。瞬染烟草以及转基因拟南芥显示TaOTUB1-A蛋白定位于细胞核与细胞质。定量PCR分析结果显示TαOTUB1s在单棱期和二棱期的小麦茎尖、侧芽、小穗以及根中均表达。原位杂交的结果显示,TαOTUB1s在叶原基、幼叶、SAM以及小穗原基均表达。同时,启动子顺式作用元件分析结果显示TαOTUB1s的表达可能受一些激素和环境因素的调控。为探究TαOTUB1s对小麦株型的影响,我们构建了pUbi::TaOTUB1-RNAi载体,通过农杆菌介导的方法,以Fielder小麦的幼胚为材料进行遗传转化实验,目前已获得了TaOTUB1-RNAi植株。初步研究结果显示:与Fielder对照相比,TaOTUB1-RNAi T2代102#、405#和513#株系在幼苗期、拔节期和抽穗期的分蘖数目均有不同程度的减少;定量PCR分析结果显示102#、405#和513#株系中TαOTUB1s的表达量均有不同程度的降低,同时TaSPL17的表达水平明显提高。以上结果初步说明TαOTUB1s可能参与调控了小麦的株型。本研究结论可为小麦株型调控的机理提供一些理论依据。
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