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水稻LOB7基因的功能研究及4个物种CCT家族基因

2020-02-27 15:25:45

  水稻LOB7基因的功能研究及4个物种CCT家族基因序列进化分析

  水稻是当今世界过半人口的主要粮食作物。在人口日益增长粮食形势日渐严峻的今天,研究水稻生长发育的机制服务于高产育种具有重要意义。叶片是水稻光合作用的主要器官也是决定产量的关键因子。LBD基因是一类植物特异的转录因子,主要作用于分生组织边界的建立。在拟南芥中LBD主要影响叶片近-远轴极性的建立。水稻LBD基因影响根系、小穗等侧生器官的发育。 LOB7是水稻LBD家族的一个成员,位于第三染色体,超量表达LOB7后植株矮化,叶片严重卷曲,同时伴有叶片夹角变小叶片浓绿的表型。进一步的研究发现,LOB7超量表达植株的分蘖数目及冠根数目较野生型明显增多。而抑制LOB7后分蘖数与冠根数目较野生型少。以油菜素内酯浸泡叶片与叶鞘连接处,野生型角度明显变大而转基因植株没有变化,LOB7可能参与了油菜素内酯调控途径。以LOB7超量表达材料检测生长素运输类基因的表达,发现了多个PIN基因表达量发生显著变化,说明LOB7可能作用了生长素的运输,这与LOB7超表达植株叶序发生改变的表型相吻合。由此推测LOB7可能参与了生长素和油菜素内酯的交叉调节,从而影响水稻的发育。 CCT结构域是CONSTANS, CO-like及TOC1等基因位于3’端的一段包含43-45个氨基酸的保守结构。已有的研究表明:CCT结构域与植物光信号的传导有关,含有CCT结构域的基因在植物的开花时间控制上发挥着核心的调控作用,但是其家族成员的演变关系尚未得到很好的研究。 本研究通过分析4个完成测序和注释的植物基因组,系统地分离鉴定了97个水稻、玉米、高粱和拟南芥的CCT家族基因,并对相应蛋白质的结构和基因之间的系统演化关系进行了分析。结果表明:不同基因组中CCT家族基因通过染色体复制扩展了基因家族成员;根据其CCT结构域可分为4组,其中有一个亚组集中了绝大部分的禾本科CCT基因,该亚组基因可能特异参与了禾本科作物开花时间的调控;基因家族成员的扩展,蛋白质结构的改变以及基因表达模式的变异共同导致了CCT基因家族成员在物种间和物种内的功能分化。

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