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独脚金内酯(SLs)是一种新型植物激素,具有调控植物分枝(分蘖)的重要功能。其生物合成及信号转导机制研究备受关注,成为近年来植物学研究领域的重要热点。小麦是一种重要的粮食作物,分蘖是决定其产量的关键因素之一,阐明小麦独脚金内酯调控分蘖机制无论是在理论上还是在农业生产上都有重要的意义。本研究以生物信息分析为基础,同源克隆了小麦SLs生物合成过程中的β-胡萝卜素异构酶和类胡萝卜素裂解双加氧酶8基因(TaD27和TaCCD8),并对它们的表达模式和生物学功能展开研究,获得如下主要结果:1.克隆获得两个高度相似的TaD27 cDNA片段,它们分别定位于7A、7D染色体的长臂,命名为TaD27-7AL和TaD27-7DL;同时发现7B染色体长臂上还存在另一个同源基因TaD27-7BL。三个TaD27均包含7个外显子,编码区长度分别为828bp(7AL),843bp(7DL)和840bp(7BL),编码蛋白N-端均含有叶绿体转运肽。进化分析表明,植物D27蛋白主要聚集在三个进化枝中,小麦、玉米和水稻等单子叶植物的D27序列高度相似,聚集在同一进化分枝。2.实时定量(RT-PCR)结果显示,TaD27在叶、叶鞘和茎中的表达量较高,在幼穗中的表达量相对较低,在根中的表达量最低。低磷胁迫条件下,TaD27在根中的表达量先下降后升高,胁迫至6-12 h时,表达量达到最低,96 h时基本恢复至初始状态,而在叶中表达量则是先升高后下降,6 h达到峰值,12 h基本恢复到初始水平,随后表达量继续下降。3.克隆了两种小麦CCD8基因TaCCD8-A和TaCCD8-B,TaCCD8-A定位于6B染色体短臂,TaCCD8-B定位于3B染色体。TaCCD8-A存在可变剪切,可形成TaCCD8-A1和TaCCD8-A2两种转录本。两种TaCCD8基因编码蛋白N-端均包含一个叶绿体转运肽,暗示它们均在质体中发挥功能。系统发育分析表明,植物中编码两类CCD8蛋白CCD8-A和CCD8-B,CCD8-B既存在于单子叶植物中也存在于双子叶植物,而CCD8-A存在于小麦、水稻等单子叶植物。4.TaCCD8-B的表达量在叶、茎和幼穗中相对较高,在根和叶鞘中较低,而且叶中的表达量为根中的约150倍。除叶外,TaCCD8-A1在其它四种组织中的表达量均高于TaCCD8-B;其在叶鞘中表达量最高,约为根中表达量的4倍。低磷胁迫下,根中TaCCD8-A1、TaCCD8-A2和TaCCD8-B的表达量均先下调,在大约12-24h时,表达量达到最低点,然后逐渐上升,诱导至96h后,TaCCD8-A1和TaCCD8-A2的表达量已经超过初始状态,而TaCCD8-B的表达量仍然较低。5.通过原核表达和亲和纯化获得了与MBP标签融合的TaCCD8-A1和TaCCD8-B蛋白,这两种融合蛋白都具有部分可溶性,融合蛋白的大小分别为98kDa左右和72kDa左右。构建了三个TaCCD8基因的植物表达载体,并初步将其导入二穗短柄草幼胚愈伤组织。上述研究获得了小麦独脚金内酯合成通路中的TaD27和TaCCD8,并明确了其在不同组织和低磷胁迫下的表达模式,初步建立了原核表达和植物遗传转化体系,为小麦独脚金内酯合成通路的阐明奠定了基础。