脯氨酸羟化酶GhP4H2在棉花纤维发育中的功能研究

• 作者: 高璐 许文亮
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 棉纤维 阿拉伯半乳聚糖蛋白 脯氨酸羟化酶
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 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: 1239-1247
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04217

摘要

阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan proteins, AGP)在棉花纤维发育过程中发挥重要作用。AGP由富含羟脯氨酸的主链蛋白和大量II型阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan, AG)侧链组成, 其合成过程要经历2次翻译后修饰, 首先是氨基酸主链上的脯氨酸被脯氨酸羟化酶(prolyl-4-hydroxylases, P4H)羟基化, 随后在糖基转移酶(glycosyltransferases, GT)催化作用下将阿拉伯半乳聚糖或寡糖添加到羟脯氨酸残基上。我们前期利用P4Hs的抑制剂处理棉花离体胚发现, 棉纤维伸长受到抑制, 暗示P4H参与棉纤维生长发育过程。为深入研究P4H在棉纤维发育中的功能, 我们从棉花中分离鉴定了1个在棉纤维发育过程中高量表达的脯氨酸羟化酶基因GhP4H2。本研究分别构建了GhP4H2过表达和RNA interference (RNAi)载体, 通过农杆菌介导法转化棉花, 获得转基因植株, 发现过表达转基因棉花株系T1~T3代成熟棉纤维变短, AGP含量增加, AG多糖侧链也发生变化。对过表达转基因植株和野生型植株棉纤维的转录组分析表明, GhP4H2正调控包括AGP在内的细胞壁糖蛋白基因的表达。基于以上研究, 我们推测GhP4H2可能主要通过影响AGP糖链组分调控棉纤维生长发育。