苎麻韧皮部特异型启动子发掘及功能研究

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苎麻是起源于我国的传统纤维作物之一,具有纤维强度高,纤维纺织物轻薄、透气等诸多优点,但其纤维抗皱能力差、不易染色等缺点也一直制约着苎麻纺织工业的发展。韧皮部特异型(优势表达)启动子结合纤维发育相关基因对纤维品质进行定向改良是快速有效的方法之一。近年来,特异型启动子在改良水稻、小麦和棉花等作物的品质上广泛应用,但苎麻内源特异型启动子的研究鲜见报道。为开发出更多的苎麻内源启动子用于苎麻纤维品质改良,本研究对苎麻内源生长素、细胞分裂素相关基因进行qRT-PCR分析,分离出3个苎麻内源启动子并在拟南芥中进行功能分析。主要试验结果如下:(1)以苎麻茎皮优势表达为原则对实验室已有基因文库进行半定量初筛,筛选得到7条优势表达基因,命名为BnPSP-1、BnPSP-2、BnPSP-3、BnPSP-4、BnPSP-5、BnPSP-6和BnPSP-7。对这7条基因进行qRT-PCR分析,结果表明BnPSP-1、BnPSP-2和BnPSP-4在苎麻茎皮或木质部中优势表达。(2)利用改良后的UFW方法分别克隆得到BnPSP-1、BnPSP-2和BnPSP-4的起始密码子上游DNA序列,长度分别为:1621 bp、2299 bp和2254 bp,命名为PPSP1、PPSP2和PPSP4。将3条启动子序列与pBI121构建载体后转入拟南芥中进行功能分析,结果表明:PPSP1驱动GUS报告基因在拟南芥叶脉处特异性表达,而PPSP2和PPSP4不具备维管组织特异性。(3)利用启动子在线分析网站预测PPSP1上各元件位置信息,构建合适的截短载体并转入拟南芥中进行功能分析。结果显示:PPSP1-1(-1621 bp至-1 bp)、PPSP1-2(-1621 bp至-429 bp)和PPSP1-5(-600 bp至-1 bp),具有韧皮部特异性;PPSP1-4(-1000 bp至-1 bp)在转基因拟南芥幼苗期未呈现出启动子活性;PPSP1-3(-1300 bp至-1 bp)和PPSP1-6(-491 bp至-1 bp)活性受到IAA的诱导;PPSP1-6活性受到ABA诱导,PPSP1-5在各处理下稳定且具有韧皮部特异性,可作为苎麻内源韧皮部特异型启动子进行深入研究。本研究筛选并鉴定出的苎麻内源韧皮部特异型启动子,不仅为苎麻分子生物学的发展以及纤维品质的定向改良提供了候选启动子,还丰富了植物启动子数据库。
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