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蓖麻是世界十大油料作物之一,具有极高的经济价值。蓖麻花序的生长发育是影响蓖麻单产因素之一,本实验室前期研究表明PLC基因家族与Lm型蓖麻的花序发育相关。为了研究PLC家族基因在调控蓖麻Lm型雌性系花序发育过程中的功能,本课题以蓖麻Lm型雌性aLmAB2为研究对象,首先对PLC家族6个基因、蛋白质分别进行生物信息学分析和亚细胞定位分析;然后通过荧光定量PCR对PLC基因家族6个基因在蓖麻Lm型雌性系aLmAB2单雌、标雌、两性三种类型花序不同发育时期的表达量进行分析;通过PLC家族6个基因分别在拟南芥中异源过表达,确定每个基因对拟南芥花序发育的影响;最后分析PLC家族6个基因之间的相互关系。实验结果如下:生物信息学分析和亚细胞定位分析,结果表明:蓖麻PLC家族6个基因的全长为1 796-2 163 bp,蛋白质的分子量为62.19-68.95 ku;PLC蛋白质的均为亲水性、不稳定蛋白质,它们之间的氨基酸序列具有较高的同源性,为68.03%;除PLC2N外的其他5个蛋白质均为非分泌蛋白质;预测PLC2N蛋白质定位于线粒体,其他5个蛋白质定位在其他细胞器;PLC蛋白质均没有模体结构;除PLC2、PLC6蛋白质只含有PLCXc、PLCYc、C2三个结构域外,其他4个蛋白质均含有EF-hand-like、PLCXc、PLCYc、C2四个结构域,它们的二级结构主要构件为α-螺旋;三级结构的功能域在空间结构上折叠成哑铃状。亚细胞定位结果表明蓖麻PLC2N蛋白质定位结果与生物信息学预测结果不符,有待进一步验证;其他5个蛋白质均在细胞膜上表达这与生物信息学分析预测结果吻合。PLC家族6个基因在蓖麻Lm型雌性系aLmAB2的表达量进行荧光定量PCR分析,结果如下:对6个基因在不同类型不同发育时期花序中的表达量进行分析时,PLC2、PLC4、PLC6基因在标雌系花序中有相对较高的表达量;PLC2M、PLC2N及PLC4X2基因在单雌系花序中有相对较高的表达量;PLC4基因在单雌系花序中有相对较低的表达量;PLC2、PLC2M、PLC2N、PLC4X2、PLC6在两性系花序中有相对较低的表达量。PLC家族6个基因分别在拟南芥中异源过表达,结果表明:获得了 PLC家族基因过表达拟南芥抗性植株AT-PLCs+(AT-PLC2+、AT-PLC2M+、AT-PLC2N+、AT-PLC4+、AT-PLC4X2+、AT-PLC6+)的T3 代。对AT-PLC+进行PCR 检测获得了 6种基因过表达的阳性植株,荧光定量PCR检测结果证明AT-PLCs+中的6个基因表达量高于对照哥伦比亚野生型拟南芥。对AT-PLCs+进行生物学检测,结果表明PLC家族基因的过表达可明显促进拟南芥的成熟、侧生苔的生长以及花朵、角果的发育,但拟南芥的基生叶、茎生叶的发育明显受到抑制。PLC家族6个基因之间的相互关系分析结果表明:蓖麻PLC2、PLC2M、PLC2N、PLC4、PC4X2、PLC6基因分别在拟南芥中异源过表达时,拟南芥PLC3基因的相对表达量均明显上调;根据蓖麻PLCs基因异源过表达时拟南芥PLCs的表达量结果分析及蓖麻PLCs基因与拟南芥PLCs基因的同源性关系,推测蓖麻的花序中PLC2、PLC2M、PLC2N、PLC4、PLC4X2、PLC6 基因为协同关系。