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GRAS转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物发育和信号转导方面,如根发育、顶端分生组织维持、侧生分生组织发育、赤霉素信号传导以及光敏色素A信号传导等,均具有重要作用。竹类植物生长速度快,用途广,是最具潜力的绿色资源之一,其生长发育倍受关注。本文以毛竹(Phyllostachys edulis)为研究对象,在对全基因组GRAS转录因子家族数量、基因结构、功能预测分析的基础上,对Pe SCR和Pe SCL3基因进行了深入研究,以期为揭示它们在毛竹生长发育中的功能奠定基础,为竹子的分子育种提供理论参考依据。主要研究结果如下:1.通过生物信息学方法,从毛竹基因组数据库中获得了59条基因序列预测编码GRAS转录因子,对基因结构、氨基酸组成、蛋白基序以及系统进化等进行了系统分析。结果表明,毛竹中的GRAS转录因子分别属于At SCL4/7(1个)、HAM(13个)、At SCR(4个)、DLT(2个)、At SCL3(4个)、DELLA(2个)、At PAT1(13个)、At SHR(4个)和LISCL(10个)九个亚家族,每个亚家族含有保守基序,意味着具有特异的功能。但是在现有的毛竹基因组中未发现At LAS亚家族的成员。2.采用q PCR方法对基因的表达模式进行了检测,结果表明:除了Pe GRAS-41和Pe GRAS-55基因没有检测到外,其余57个基因的表达呈现不同的模式。相对于其他成员的表达量,HAM亚家族成员Pe GRAS-10和Pe GRAS-12的表达丰度差异明显(p<0.01),而且在茎中表达量最高,推测其可能在毛竹茎发育过程中起重要作用。At SCR亚家族成员Pe GRAS15-18在根中表达最弱,说明At SCR亚家族在毛竹中不仅参与根的发育,还可能参与其他组织的发育。At PAT1亚家族Pe GRAS-39只在茎和鞘中表达,而且鞘中的表达量远远高于茎,表明该基因可能在鞘的发育中发挥着重要作用。At PAT1亚家族成员Pe GRAS-43在叶中的表达量最高,这与At PAT1调控光敏色素途径相符。而Pe GRAS-32~Pe GRAS-37基因均在根中的表达量最高。3.为深入研究毛竹根系的生长发育调控,从毛竹中分离出Pe SCR和Pe SCL3基因。Pe SCR基因全长为2298 bp,5′UTR为238 bp,3′UTR为134 bp,编码区为1926 bp,编码641氨基酸,对应的基因组序列为2598 bp,含有一个内含子;Pe SCL3基因全长为1978bp,5′UTR为340 bp,3′UTR为303 bp,编码区为1335 bp,编码444氨基酸,毛竹的Pe SCL3基因组全长也是1335 bp,没有内含子。氨基酸结构分析表明,Pe SCR和Pe SCL3氨基酸序列不仅含有GRAS家族五个保守域,而且分别含有At SCR和At SCL3亚家族特有的保守序列motif I、motif II和motif III。4.基因表达模式检测结果表明,Pe SCR基因主要在叶和根中表达,Pe SCL3基因在根、茎和叶中都表达。不同激素处理和非生物胁迫处理后Pe SCR和Pe SCL3的表达差异明显,Pe SCR的表达短时间内(1 h)受GA3的抑制,随处理时间延长,基因的表达受到诱导;Pe SCR的表达总体受到受外源ABA和Na Cl处理的抑制;干旱处理条件下Pe SCR基因呈先诱导,最后受到抑制。Pe SCL3基因经GA3处理后,先受抑制后又逐渐恢复;经ABA处理总体受到诱导;干旱处理和Na Cl处理毛竹后Pe SCL3均受到诱导。5.采用转基因的技术,研究了Pe SCR和Pe SCL3基因的功能。分别构建了Pe SCR和Pe SCL3的正义、反义植物表达载体,采用蘸花法转化模式植物拟南芥。结果表明,转反义Pe SCR的转基因株系呈现粗植株矮小,叶片较小,根部发育缓慢的表型;而正义转基因植株与野生型基本一致,或比野生型健壮,根发育稍快或基本与野生型同步,一定时期后比野生型数目稍多。转反义Pe SCL3的转基因株系与野生型植株植株大小和叶片的大小没有明显差异,但经PAC处理后反义植株的根系的数目比野生型明显减少(p<0.05)。表明毛竹Pe SCL3基因可能调控根部GA生物合成调控根的发育。6.研究了Pe SCR和Pe SCL3基因启动子的活性。分别克隆了Pe SCR和Pe SCL3的启动子区域1820 bp和1358 bp,将其构建到p BI101的多克隆位点,分别形成了由Pe SCR和Pe SCL3启动子驱动的GUS报告基因表达载体,转化拟南芥,经抗性筛选获得转基因植株。组织化学染色结果表明,转Pe SCL3启动子的转基因植株经染色后,在根部、叶片、叶柄和顶端部位均观察到蓝色,编码克隆的启动子具有生物活性。而转Pe SCR启动子的转基因植株经染色后没有观察到蓝色。根系是植物吸收水分、养分的重要器官,其生长发育对整个植物的生物产量具有重要影响。对毛竹GRAS家族成员Pe SCR和Pe SCL3的研究,对于深入了解毛竹根系的生长发育调控具有重要的参考价值,有助于未来通过基因工程来实现对竹类植物的性状进行分子调控。