甘蓝光敏色素B基因的克隆及在拟南芥中异源转基因的功能验证

• 作者: 原换换 孙广华 孟凡华 宋梅芳 杨建平 杨青华 樊晓聪 肖阳 詹克慧 郭林 顾海科
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 甘蓝 拟南芥 光敏色素B 去黄化反应 避荫性
• 年，卷（期）: 2015,（22）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种?种质资源?分子遗传学
• 页码范围: 4417-4427
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.22.003

摘要

【目的】甘蓝（Brassica oleracea L.）是世界上最广泛种植的蔬菜作物之一，其种植已由春、秋两季种植转变为四季栽培，因此，研究甘蓝对光温的反应能力是品种改良的重要基础。光敏色素是植物最重要的一类光受体，主要响应远红光和红光的变化，其中，光敏色素B是红光的最主要受体，与光形态建成、避荫性以及生物产量等性状密切相关。克隆甘蓝的光敏色素B基因（BoPHYB），在拟南芥中验证异源基因BoPHYB在光形态建成和避荫性反应中的作用，丰富植物光敏色素基因功能研究，评价光敏色素在甘蓝品种改良中应用的潜在价值。【方法】利用RT-PCR的方法克隆、测序验证得到甘蓝自交不亲和系12C的BoPHYB编码区cDNA序列；利用生物信息学软件分析其编码的氨基酸序列及结构域，并与其他植物的光敏色素B进行序列比对，分析它们之间的同源关系；构建其35S启动子驱动的植物表达载体pJIM19-Myc-BoPHYB，通过农杆菌介导法转化拟南芥野生型Col-0和phyB-9突变体，并获得纯合转基因株系；比较BoPHYB与拟南芥光敏色素B（AtPHYB-GFP）的转基因株系在不同光质下的下胚轴伸长和成株期的表型，验证其在光形态建成和避荫性反应中的作用。【结果】从甘蓝中克隆了BoPHYB的编码区cDNA序列，该基因编码区含有3507个核苷酸，编码具有1168个氨基酸残基、分子量为128.9 kD的蛋白质；与拟南芥和白菜的phyB结构域类似，BophyB包含1个GAF结构域、2个PAS结构域、1个HisKA结构域和1个HATPase_c结构域；氨基酸序列同源性分析发现，BophyB与拟南芥以及白菜的phyB同源性最高，与小麦、玉米、水稻等单子叶植物的同源性较低；与AtPHYB-GFP类似，在红光和白光下不但Myc-BoPHYB能互补phyB-9极端黄化的表型，而且转基因株系均表现为下胚轴加剧缩短；长日照和短日照下成株期转基因导致植株矮化、叶片深绿和叶柄缩短。【结论】克隆了甘蓝光敏色素B基因，甘蓝光敏色素B与拟南芥和白菜的光敏色素B具有相似的结构和功能，在红光和白光下促进幼苗的去黄化反应，在成株期显著抑制长日照和短日照下植株的避荫性反应。