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OsGL1(Oryza sativa L.Glossy1)是一类植物中存在的具有保守结构域的基因,其表达产物属于脂肪酸羟化酶超家族中的固醇去饱和酶,家族的成员有关胆固醇和植物角质层蜡质的生物合成。本研究分别针对水稻中编码OsGL1蛋白的基因构建OsGL1 RNA干涉载体、反义表达载体和超表达载体通过农杆菌介导法转化水稻中花11愈伤,得到转基因植株进行功能分析。同时,构建了GUS融合表达载体,探索该基因在水稻的表达特征。本研究取得以下主要结果:
OsGL1基因位于水稻基因组的第2染色体上,在水稻染色体中,OsGL1有两个同源基因,为第6染色体的Os06g0653000和第9染色体的Os09g0426800,在核酸水平与OsGLI基因的一致性为81%;在蛋白水平上,OsGL1蛋白与两者编码的蛋白同源性分别为86%和78%;另外,与在玉米ZmGL1基因的同源性为76%,和拟南芥中WAX2基因和CER1基因的相似性也有76%和52%。OsGL1与其同源蛋白的C端都有一个保守的FA hydroxylase(Fatty acid hydroxylase)结构域,在OsGL1蛋白中其核心结构域位于136-258个氨基酸处。
对GUS融合表达载体转化植株的不同组织进行GUS染色,并结合RT-PCR方法,对OsGL1基因的时空表达特性进行了分析。分析表明:OsGL1基因在水稻幼穗花粉母细胞发育时期的子房、柱头、雌蕊、颖壳等部位和未成熟嫩叶表达量最高,另外,幼茎也有一定的表达量,在成熟的叶和根中表达量低或不表达,推测该基因可能与早期发育调节有关。
通过特异引物从水稻中克隆出OsGL1基因的cDNA,选取适合片段分别构建了超表达和干涉载体用于转化水稻愈伤,经筛选、分化后获得转基因植株。并利用了Hpt基因的PCR检测和RT-PCR对所获得的转基因植株进行了鉴定。RNA干涉载体转化突变体表型为:花粉育性降低、矮化、结实率和发芽速率明显降低。RT-PCR分析表明,突变体中OsGL1的表达量明显下调,推测转基因干涉效应影响了该植株表型;反义载体转化突变体表型和干涉转化突变体的一样,干涉效果比较明显。超表达载体转化突变体植株矮小瘦弱,在苗期叶片稍微向中脉卷曲,在生长发育的早期阶段表现特别明显。对花药形态的解剖观察,与对照相比,突变体花药瘦长,不饱满,颖壳表面伴有毛状体缺失,呈光滑状。突变体的花粉可染率低,可染花粉比对照的大,伴有花粉壁加厚表型。育性显著降低,植株早衰。通过观察三种载体转化后变异植株的表型,并结合RT-PCR分析,推测该基因与水稻植株的育性相关。