甘蓝型油菜光敏色素互作因子4(BnaPIF4)基因克隆和功能分析

• 作者: 冯韬 官春云
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蓝型油菜 光敏色素互作因子4 基因克隆 基因互作 基因表达 生物信息学分析
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 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: 204-213
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.84085

摘要

光敏色素互作因子4(phytochrome interacting factor4，PIF4)是光信号途径关键转录因子，PIF4与BZR互作介导光信号与油菜素内酯信号互作，参与植物光响应。本文在甘蓝型油菜湘油15号中克隆到2个PIF4基因，分别定位于A03号染色体和C03号染色体，命名为BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03，全长编码序列(coding sequence，CDS)、全长mRNA和全长基因分别为1242bp和1245bp、1701bp和1731bp、2527bp和2665bp，各自编码413和414个氨基酸。BnaPIF4_A03具有7个外显子和6个内含子，BnaPIF4_C03具有8个外显子和7个内含子，与测序品种中双11号相比，BnaPIF4_A03基因第1内含子存在单碱基插入突变，第4和第6内含子存在缺失突变，且具有更长的3'-UTR，两基因其他序列在湘油15号和中双11号之间无差别。BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因编码蛋白具有典型的植物bHLH结构域，亚细胞定位于细胞核，是典型的植物PIF4蛋白。多序列比对和进化分析表明，BnaPIF4蛋白与白菜、拟南芥、亚麻芥等PIF4蛋白高度同源。PIF4蛋白进化关系与物种进化关系一致，近缘物种中的PIF4蛋白在进化树中高度聚类，大量植物中可见PIF4蛋白重复且低等植物中分化程度明显低于高等植物中，表明PIF4蛋白是一个晚期进化事件且可能存在功能冗余。酵母杂交实验表明BnaPIF4与BnaBZR蛋白存在互作，但BnaPIF4不能与BnaBZR基因的启动子互作，表明BnaPIF4与BnaBZR在蛋白水平而非转录水平发生互作。湘油15号中BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因表达规律一致，BnaPIF4基因主要表达于油菜茎表皮、未成熟角果和叶中，在花和根中表达较低，且其表达随油菜生育进程逐渐降低。