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蓖麻是世界十大油料作物之一,具有极高的应用价值,花序是与其产量直接相关的性状,研究其花序发育对提高蓖麻产量有重要意义。实验室前期研究表明,蓖麻PIP5K基因家族(PIP5Ks)与其花序发育相关。为了确定蓖麻PIP5Ks每个基因的功能,本研究对蓖麻PIP5Ks进行了生物信息学分析及亚细胞定位;以Lm型雌性系蓖麻aLmAB2为试验材料,确定PIP5K基因家族在蓖麻花序中的相对表达量;用蓖麻PIP5K家族的6个基因异源过表达载体转化哥伦比亚野生型拟南芥植株,对异源过表达拟南芥植株进行分子水平鉴定和生物学检测,确定每个基因在转基因拟南芥中的相对表达量及对拟南芥植株的影响;进行基因间关系分析确定当1个基因过表达后拟南芥植株中其他5个基因是如何表达的,进而推测PIP5Ks6个基因在蓖麻花序发育中的相互关系。试验结果如下:生物信息学分析及亚细胞定位部分,结果表明:除PIP5K11基因的序列全长为1 501 bp外其它5个基因的序列全长均在2 853 bp-3 246 bp;蓖麻PIP5Ks的氨基酸序列同源性达到48.06%;除蓖麻PIP5K9和PIP5K11蛋白质为不稳定蛋白质外其它4个蛋白质均为稳定蛋白质;除蛋白质PIP5K2的预测结果定位在叶绿体转运肽上,蛋白质PIP5K8的预测定位在分泌通路上,其它4个蛋白质的预测结果定位在其他细胞器或者可能为胞浆蛋白质;蓖麻PIP5K蛋白质均无跨膜区,所有氨基酸均位于细胞膜表面;亚细胞定位结果表明蓖麻PIP5K蛋白质均在细胞膜上表达,这与生物信息学分析预测PIP5K蛋白质均不存在跨膜结构域所有氨基酸均位于细胞膜表面的结果相吻合。PIP5K家族基因在Lm型雌性系aLmAB2蓖麻中的表达量进行分析,结果表明:除PIP5K9和PIP5K11在单雌系花序中有较高相对表达量其它4个基因均在标雌系花序中有最高相对表达量;除PIP5K9在单雌系花序中有较低相对表达量,PIP5K11在两性系花序中有较低相对表达量,其他3个基因均在两性系花序中有最低相对表达量。将PIP5K家族基因在拟南芥中进行异源过表达,结果表明:异源过表达拟南芥 T3 代稳定遗传抗性植株AT-PIP5Ks+(AT-PIP5K1+、AT-PIP5K2+、AT-PIP5K6+、AT-PIP5K8+、AT-PIP5K9+、AT-PIP5K11+)均通过PCR检测;荧光定量PCR检测结果证明AT-PIP5Ks+中的6个基因的相对表达量较哥伦比亚野生型拟南芥均有明显上调。对AT-PIP5Ks+进行生物学检测,与对照相比6个基因过表达拟南芥植株的主苔生长被显著延迟;在拟南芥侧苔发育前期除PIP5K1和PIP5K2基因的过表达促进植株侧生苔的生长以及花朵、角果的发育,其他4个基因的过表达均抑制拟南芥侧生苔的生长以及花朵、角果的发育;在拟南芥生长发育后期PIP5K1和PIP5K11基因的过表达可明显促进拟南芥的成熟,PIP5K1、PIP5K2、PIP5K8、PIP5K9和PIP5K11抑制拟南芥侧生苔的生长以及花朵、角果的发育;PIP5K6基因的过表达稍微促进拟南芥侧生苔的生长以及花朵、角果的发育。PIP5K家族基因间的相互关系分析结果推测蓖麻的花序中PIP5K1、PIP5K6、PIP5K8、PIP5K9、PIP5K11基因为协同关系,PIP5K2基因与另外5个基因为互补关系。