BnaBZR1和BnaPIF4基因调控甘蓝型油菜弱光光效的机制

• 作者: 冯韬 谭晖 官梅 官春云
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蓝型油菜 BnaPIF4 BnaBZR1 可变剪接 插入突变
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 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: 1146-1156
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94198

摘要

甘蓝型油菜品系XY881和XY883是湘油15辐照诱变后连续自交筛选的2个种子含油量、光合效率和弱光敏感性等有明显差别的子代品系。分别从XY881和XY883中克隆了芸薹素唑抗性因子1 (brassinazole-resistant 1, BnaBZR1) 和光敏色素互作因子4 (phytochrome interacting factor 4, BnaPIF4)基因并进行了序列结构、表达和功能分析。结果表明, XY883的BnaBZR1和BnaPIF4基因存在结构变异, 引起表达和调控模式的差异。XY883中BnaBZR1的启动子具有124 bp的富含A / T的插入序列, 且XY883具有比XY881高的BnaBZR1表达, 并且在弱光和2,4-表油菜素内酯(2,4-BL)诱导下具有较少的表达变化。XY883中BnaPIF4的5'-UTR区域存在可变剪接, 形成长度分别为424 bp (U01)、239 bp (U02)和332 bp (U03)的3种5'-UTR, 在弱光和2,4-BL诱导下, XY883中3种可变剪接的BnaPIF4转录产物的变化不一致。将BnaPIF4的3个5'-UTR与CDS分别组合转化拟南芥后其表达在转录水平无明显差异, 但蛋白翻译存在明显差异, 表明BnaPIF4的5'-UTR变异影响其翻译过程。转BnaPIF4基因拟南芥出现株高增加、叶片狭长且光合作用下降的表型, 共转化BnaBZR1能减弱BnaPIF4造成的光合作用下降; 转BnaPIF4和BnaBZR1基因对油菜的影响与拟南芥相似, 但表型不如拟南芥明显, 表明BnaPIF4是油菜光合作用的负调控因子, 而BnaBZR1可对BnaPIF4的光合负调控产生拮抗; 这与XY881和XY883中两基因表达调控模式及其光合表型相吻合。