陆地棉开花相关基因GhFLP5的表达及功能分析

• 作者: 喻树迅 宿俊吉 庞朝友 张晓红 张盼 王寒涛 王小艳 王聪聪 范术丽 马启峰 魏恒玲
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 陆地棉 开花时间 GhFLP5 表达模式 基因功能
• 年，卷（期）: 2017,（12）
• 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: 2220-2231
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.12.003

摘要

[目的]克隆陆地棉开花促进因子家族的一个基因Flowering Promoting Factor1-like Protein5(GhFLP5),并对其时空表达模式进行研究,解析其在开花调控过程中的作用,为创制早熟陆地棉材料奠定基础.[方法]根据NCBI数据库中的序列,用Oligo7软件设计引物,以中棉所50 (CCRI50)的cDNA为模板,壳隆获得GhFLP5.在ExPASy网站上预测其蛋白的理化性质,同时在NCBI中检索其他物种中的FPF蛋白,使用ClustalX2 进行多重序列比对,并用MEGA6构建系统进化树;取陆地棉早熟品种CCRI50和中晚熟品种鲁棉研28 (Lu28)不同生长时期、不同组织的样品,对GhFLP5的时间和空间表达模式进行分析;从基因组数据库中调取GhFLP5起始密码子上游1 500 bp的片段,用PlantCARE在线工具预测其顺式作用元件,选取相关激素对二叶期棉花幼苗进行叶面喷施处理,研究GhFLP5的应答反应;构建植物表达载体pBI121-GhFLP5,转化拟南芥,观察转基因株系的表型,并用qRT-PCR对其内源基因表达的变化进行测定.[结果]GhFLP5开放阅读框长300 bp,编码的蛋白质分子量为11.4 kD,共包含3个比较保守的区域,与大豆、苜蓿和毛果杨的开花促进因子亲缘关系较近.空间表达模式分析表明,GhFLP5在叶片中优势表达,且在早熟品种CCRI50中的表达量显著高于晚熟品种Lu28;时间表达模式分析表明,在CCRI50中其表达量高峰出现在三叶期,而在Lu28中四叶期表达量最高.GhFLP5的启动子上主要存在两大类顺式作用元件,一类是光响应元件和生物钟元件,一类是胁迫响应元件.根据顺式作用元件的分布和功能选取水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)喷施处理棉花幼苗,结果表明,GhFLP5能响应外源SA和ABA而上调,也会被外施JA抑制.组成型表达GhFLP5的拟南芥株系抽薹时间提前约9d,开花时间提前约7d,莲座叶数目减少,差异达到极显著水平.荧光定量的结果表明转基因拟南芥中促进开花的基因LEAFY (AtLFY),SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS (AtSOC1),FLOWERING LOCUS T (AtFT),APETALA1 (AtAP1)和FRUITFULL(AtFUL)表达量显著升高,抑制开花的基因Flowering Locus C(AtFLC)表达量显著降低.在转基因拟南芥中生长素应答基因SMALL AUXIN UPREGULA TED 20(A tSAUR20)和SMALL AUXIN UPREGULATE 22 (AtSAUR22)显著上调,具有生物活性的赤霉素(GA)合成的枢关基因GIBBERELLIN20-OXIDASE 1 (GA20OX1)的表达量提高2倍.[结论]转基因拟南芥早花表型明显,GhFLP5可能在调控中发挥了双重作用,通过IAA和GA途径促进拟南芥的开花转型.