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大豆是我国重要的经济作物和粮油作物。光合作用作为植物生长发育最重要的过程之一，对作物的产量会产生影响。叶绿体是植物光合作用的主要场所，也为光合作用提供吸收光能的捕光色素——叶绿素，因此叶绿体的生长发育关系到植物光合作用的强弱。PPR蛋白在拟南芥、水稻、玉米等作物中参与调控叶绿体的生长发育，但在大豆中的功能尚未有验证。
在前期研究中，对大豆突变体M18和野生型大豆吉农18(JN18)进行转录组测序，并通过差异基因筛选技术获得差异表达基因GmPPRAt4g16390。经分析该基因可以编码三角状五肽重复蛋白(pentatricopeptide repeat, PPR)，是PPR蛋白家族的一员。本研究将克隆GmPPRAt4g16390基因并对该基因在大豆中的功能进行验证。主要研究结果如下：
1、提取大豆叶片基因组DNA，利用PCR技术同源克隆得到大豆基因GmPPRAt4g16390。该基因CDS长2076bp，编码691个氨基酸。通过生物信息学软件预测该基因定位在叶绿体中，该基因编码的蛋白为稳定的疏水性蛋白，无跨膜结构和信号肽，含有PPR、PLNO3218、PLU1和Smr4个功能结构域，属于PPR蛋白家族的一员。
2、利用无缝克隆手段成功构建过表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-OE和RNA干扰表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi。利用农杆菌介导法将过表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-OE和RNA干扰表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi转入大豆受体品种吉农38中。经PCR检测，得到T0代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株3株和转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株4株。
3、将T0代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE和p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi的阳性植株分别加代。经过PCR检测，最终得到T1代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株4株，转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株5株；T2代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株11株，转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株12株。
4、对T2代转基因植株进行Southern检测，结果表明目标基因既以单拷贝又以双拷贝的形式整合到大豆基因组中，杂交信号强度不同。
5、荧光定量PCR结果表明目的基因GmPPRAt4g16390在过表达植株叶中的表达量高于在对照植株叶中的表达量；在干扰植株叶中的表达量低于在对照植株叶中的表达量。
6、同一光照强度下，过表达植株、干扰植株以及对照植株在苗期和始花期时，过表达植株中的叶绿素含量均明显高于对照植株，干扰植株中的叶绿素含量均明显低于对照植株；过表达植株的光合强度均明显强于对照植株，而干扰植株的光合强度均明显弱于对照植株；过表达植株中的叶片干重、鲜重以及叶面积均明显大于对照植株，干扰植株中的叶片干重、鲜重以及叶面积均明显低于对照植株。由苗期到始花期，表明GmPPRAt4g16390基因与大豆叶绿素发育相关并影响光合作用。
在前期研究中，对大豆突变体M18和野生型大豆吉农18(JN18)进行转录组测序，并通过差异基因筛选技术获得差异表达基因GmPPRAt4g16390。经分析该基因可以编码三角状五肽重复蛋白(pentatricopeptide repeat, PPR)，是PPR蛋白家族的一员。本研究将克隆GmPPRAt4g16390基因并对该基因在大豆中的功能进行验证。主要研究结果如下：
1、提取大豆叶片基因组DNA，利用PCR技术同源克隆得到大豆基因GmPPRAt4g16390。该基因CDS长2076bp，编码691个氨基酸。通过生物信息学软件预测该基因定位在叶绿体中，该基因编码的蛋白为稳定的疏水性蛋白，无跨膜结构和信号肽，含有PPR、PLNO3218、PLU1和Smr4个功能结构域，属于PPR蛋白家族的一员。
2、利用无缝克隆手段成功构建过表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-OE和RNA干扰表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi。利用农杆菌介导法将过表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-OE和RNA干扰表达载体p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi转入大豆受体品种吉农38中。经PCR检测，得到T0代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株3株和转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株4株。
3、将T0代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE和p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi的阳性植株分别加代。经过PCR检测，最终得到T1代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株4株，转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株5株；T2代转p3301-GmPPRAt4g16390-OE阳性植株11株，转p3301-GmPPRAt4g16390-RNAi阳性植株12株。
4、对T2代转基因植株进行Southern检测，结果表明目标基因既以单拷贝又以双拷贝的形式整合到大豆基因组中，杂交信号强度不同。
5、荧光定量PCR结果表明目的基因GmPPRAt4g16390在过表达植株叶中的表达量高于在对照植株叶中的表达量；在干扰植株叶中的表达量低于在对照植株叶中的表达量。
6、同一光照强度下，过表达植株、干扰植株以及对照植株在苗期和始花期时，过表达植株中的叶绿素含量均明显高于对照植株，干扰植株中的叶绿素含量均明显低于对照植株；过表达植株的光合强度均明显强于对照植株，而干扰植株的光合强度均明显弱于对照植株；过表达植株中的叶片干重、鲜重以及叶面积均明显大于对照植株，干扰植株中的叶片干重、鲜重以及叶面积均明显低于对照植株。由苗期到始花期，表明GmPPRAt4g16390基因与大豆叶绿素发育相关并影响光合作用。