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花生是我国主要的油料作物,在我国食用油安全方面起着巨大的作用。花生又名“落花生”,具有地上开花,地下结果的特点。果针是花生重要的繁殖器官,其生长发育对花生单产起着重要的作用。花生果针具有向地性,目前对花生果针向地性的研究鲜有报道,本课题组前期研究通过基因和蛋白谱筛选,发现花生氯离子通道蛋白基因(AhCLC)在花生果针向地性反应中表达量显著上调,初步确定其与花生果针向地性相关,但具体功能尚未明确。目前有关花生氯离子通道蛋白的基本特征特性以及功能未见报道,而且与植物器官向地性的关系也未见报道。 本研究采用基因克隆技术、亚细胞定位、原核表达技术、拟南芥遗传转化技术和实时荧光定量PCR等技术,分析花生氯离子通道蛋白基因的结构和生理生化特性,并对其在果针向地性反应的作用进行了初步研究,其主要结果如下: 1.粤油7号花生果针RNA为模板,采用RACE技术克隆得到一个全长序列为2367 bp的AhCLC(基因登录号为:KM505157),编码788个氨基酸,蛋白质相对分子量为85.5KDa,理论等电点为7.52,蛋白质稳定,为疏水性蛋白;蛋白质二级结构预测表明AhCLC具有11个跨膜区域;功能预测表明AhCLC具有1个CBS硫光醚β-合酶保守结构域,1个电压门控的氯离子通道结构,属于CLC超家族蛋白;与其他CLC蛋白同源序列比对表明AhCLC与豆科植物的大豆、蒺藜苜蓿、鹰嘴豆、菜豆具有较高的相似度,符合生物进化规律。 2.构建AhCLC亚细胞定位载体,采用农杆菌侵染洋葱表皮的方法,对AhCLC基因进行定位分析,结果表明,AhCLC定位在细胞膜和细胞质中。 3.构建AhCLC小片段目的基因原核表达载体,经诱导获得原核表达AhCLC(P)融合蛋白,并分离纯化获得目的蛋白,并以该融合蛋白为抗原制备了AhCLC蛋白多克隆抗体。 4.采用实时荧光定量PCR技术,分析了果针不同发育时期AhCLC基因表达模式,结果表明AhCLC在果针生长前五天内,其表达量是逐渐上调的,第五天时表达量最高,之后AhCLC的表达量逐渐下调,AhCLC与花生果针发育有关。 5.构建AhCLC超表达载体,通过农杆菌介导方法转化野生型拟南芥和clcc拟南芥突变体,获得两条WT-AhCLC纯合株系和两条clcc-AhCLC纯合株系。 6.比较拟南芥WT,clcc,WT-AhCLC纯合株系和clcc-AhCLC纯合株系主根长生长情况时发现,WT和转基因株系拟南芥根长长度均比clcc长,而且差距达显著水平,表明AhCLC的表达能促进拟南芥主根生长。 7.通过比较培养六天后拟南芥WT,clcc,WT-AhCLC纯合株系和clcc-AhCLC纯合株系的主根偏离重力方向角度发现,clcc突变体植株主根偏离重力方向角度均显著大于AhCLC转基因株系;垂直培养六天后改变重力矢量方向培养发现,clcc突变体植株主根弯曲角度高达120°,AhCLC转基因株系主根弯曲角度约为90°,表明AhCLC表达能促进拟南芥根向地性作用。 8.盐胁迫对拟南芥WT,clcc,WT-AhCLC纯合株系和clcc-AhCLC纯合株系的萌发率影响实验结果显示:盐胁迫下AhCLC转基因株系种子萌发率均高于氯离子通道蛋白基因突变体(clcc)的萌发率,说明AhCLC表达能促进拟南芥耐盐作用。 9.不同化学试剂处理花生果针离体培养向地性反应及对AhCLC基因表达的影响的实验结果显示:CaCl2能显著增加果针的向地性弯曲,而其抑制剂LaCl3却显著降低果针向地性反应。高浓度GA3能显著降低果针的向地性反应,而其抑制剂pp333却显著增加果针的向地性反应,提高其向地性反应。AhCLC基因表达分析结果显示:CaCl2处理能显著地增加AhCLC基因的表达量,LaCl3能显著地抑制AhCLC基因的表达。上述结果进一步证明AhCLC基因的表达与果针向地性反应相关。 10.盐胁迫对花生根和叶中AhCLC基因表达影响实验结果显示:盐胁迫能诱导花生根部和叶部AhCLC基因的表达,200 mM NaCl处理24小时可使根部AhCLC基因的表达量提高65.67倍;400 mM NaCl处理6小时可使叶部AhCLC基因的表达量提高2.4倍,这些结果表明AhCLC基因的表达受盐胁迫影响。