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Golden2-like(GLK)转录因子,是一类植物中广泛存在的转录因子,属于GARP转录因子家族,GLK主要具有调控植物的叶绿体发育、调控叶色,同时也参与植物生物胁迫和非生物胁迫、植物衰老和激素信号转导等功能。研究已证明,BpGLK基因的缺失或抑制表达均可获得金叶白桦。银中杨(Populus alba×P.berolinensis)是东北地区主要阔叶树种之一,其树干通直,树皮灰绿,树姿优美,广泛应用于城市的道路、公园、庭院及小区绿化。创制金叶银中杨将提升该树种在园林绿化中的作用及应用前景。故此,实验以野生型银中杨为材料,克隆PaGLK基因,构建植物表达载体,采用农杆菌介导的叶盘法转化银中杨,通过对转基因银中杨的叶色、生长特性和光合特性分析,开展PaGLK基因功能。研究结果如下:(1)PaGLK基因由1269bp组成,起始密码子为ATG,终止密码子为TGA,共编码422个氨基酸。分子式为C3769H6271N1269O1549S316,相对分子质量为104278.78,系统进化分析显示,PaGLK氨基酸序列与毛果杨PtrGLK1氨基酸序列同源性最高。PaGLK在银中杨的根、茎、叶组织部位中均有表达,叶中该基因的表达量最高。(2)利用酶切、连接技术构建了银中杨过表达和抑制表达载体,采用农杆菌介导叶盘法进行银中杨遗传转化,通过PCR及荧光定量PCR技术对得到的转基因植株进行检测,结果显示,成功获得PaGLK过表达和PaGLK-RNAi抑制表达转基因株系。(3)对转基因银中杨株高调查显示,PaGLK过表达株系的当年苗高显著低于WT株系,而PaGLK-RNAi抑制表达株系与WT株系差异不显著。对叶色及光合色素比较发现,PaGLK过表达株系的叶片较WT株系绿色更深,叶色参数L*、b*低于WT株系,并且叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素含量(Chl)和类胡萝卜素(Car)指标均显著高于WT株系,净光合速率较WT株系降低。PaGLK-RNAi抑制表达株系叶片呈现黄绿色,叶色参数L*、b*显著高于WT株系,并且叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素含量(Chl)和类胡萝卜素(Car)等指标显著低于WT株系,净光合速率高于WT株系。(4)荧光定量PCR分析显示,与WT株系比较,参与叶绿素合成关键基因(PaCHLH、PaChLD1、PaCHLD2)和光合作用相关的基因(PaLhcbl、PaLhcb2、PaLhcb4、PaLhca3)在PaGLK过表达株系叶片中呈上调表达,在PaGLK-RNAi抑制表达株系中均呈下调表达。综上所述,银中杨中PaGLK基因的低表达能使叶绿素合成关键基因下调表达,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素含量(Chl)和类胡萝卜素(Car)光合色素显著低于WT及过表达株系,叶色呈现黄绿色,银中杨PaGLK-RNAf株系在城市园林绿化中潜在的推广应用价值。本研究结果证明GLK基因为林木叶色分子设计育种的候选基因。