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FLA(fasciclin-like arabinogalactan-protein)属于阿拉伯半乳糖蛋白基因家族,广泛分布于植物组织和细胞,其家族各成员参与多种生命活动,在植物的生长发育过程中发挥着及其重要的调控作用,但其基因表达及功能调控研究相对开展的还不多。本研究克隆白桦FLA家族基因及其启动子,研究其表达特性,转化拟南芥初步鉴定部分成员的功能,为在白桦中进行功能研究奠定基础。本研究对已建立的的白桦木质部转录组数据和白桦基因组数据进行进一步分析,通过比对分析及保守结构域预测鉴定了 24条具有完整开放读码框(ORF)的白桦FLA家族基因,命名为BpFLAs。利用生物信息学软件对这24条BpFLA基因序列进行了 DNA及蛋白序列的分析。多序列比对结果表明:除BpFLA16外白桦FLA家族蛋白中都含有FLA 蛋白特有的 FAS 结构域,BpFLA11、BpFLA12、BpFLA13、BpFLA21、BpFLA22、BpFLA23包含两个FAS,这些特有的氨基酸序列中有三个FAS的保守区(H1,H2 和[Y/F]H)。系统进化分析结果显示:BpFLA1、BpFLA2、BpFLA3/17、BpFLA4、BpFLA5、BpFLA6、BpFLA7、BpFLA9/18、BpFLA10、BpFLA19、BpFLA20与 AtFLA6、AtFLA7、AtFLA9、AtFLA11、AtFLA12、AtFLA13 聚为一组,其中的BpFLA20与AtFLA11、AtFLA12的进化关系较近,可能与次生细胞壁发育相关;BpFLA11、BpFLA21、BpFLA22 与 AtFLA15、AtFLA16、AtFLA17、AtFLA18 聚为一组;BpFLA8、BpFLA12、BpFLA13、BpFLA14、BpFLA15、BpFLA16 与 AtFLA4、AtFLA1、AtFLA2、AtFLA3、AtFLA5、AtFLA8、AtFLA10、AtFLA14 聚为一组,其中BpFLA8与AtFLA4的进化关系较近,可能与盐离子耐受性,细胞膨胀相关,并可能与ABA产生协同作用;BpFLA12与AtFLA1的进化关系较近,可能与根的发育和细胞分化相关;BpFLA16与AtFLA3的进化关系较近,可能与小孢子的发育相关;BpFLA23、BpFLA24 与 AtFLA19、AtFLA20、AtFLA21 聚为一组;跨膜区分析中,BpFLA1、BpFLA6、BpFLA7、BpFLA10、BpFLA12、BpFLA13、BpFLA16 和 BpFLA23 存在跨膜区域,其他的FLA存在于膜外。利用qRT-PCR技术对BpFLAs基因在根、茎、叶不同组织中,以及200mMNaCl和300mM Mannitol不同胁迫时间下的表达模式进行了分析,结果表明:在白桦不同组织中,FLAs基因在根中的表达量整体较高,其中BpFLA1、BpFLA4、BpFLA6、BpFLA7、BpFLA8、BpFLA9/18、BpFLA10、BpFLA19、BpFLA20、BpFLA21和 BpFLA24在根中的表达量高于茎和叶,叶的表达量最低;BpFLA2、BpFLA3/17、BpFLA5、BpFLA11、BpFLA13、BpFLA14/15、BpFLA16、BpFLA22和FLA23在根中的表达量高于茎和叶,茎的表达量最低;BpFLA12在叶中的表达量高于茎和根,茎的表达量最低;BpFLA10、BpFLA11、BpFLA12、BpFLA14/15、9、BpFLA2和BpFLA21基因在盐处理的条件下上调表达,推测这些基因可能参与了白桦对盐胁迫的响应;BpFLAA、BpFL9/18、BpFLA10、BpFLA1A、BpFLA12和BpFLA13基因在甘露醇处理的条件下上调表达,推测这些因可能参与了白桦对干旱胁迫的响应。利用RT-PCR技术克隆到了 10条FLA家族基因,并将bpFLA3、BpFLA4和BpFLA5成功构建到了过表达载体上,命名为pROKⅡ-FLA3/17、pROK Ⅱ-FLA4和pROK Ⅱ-FLA5载体,利用拟南芥蘸花法进行转基因实验,通过抗性筛选和PCR检测,获得了纯和的BpFLA3/17、BpFLA4和BpFLA5T3代过表达株系,并对拟南芥的转基因株系进行了表型观察,结果表明,BpFLA3/17、BpFL 7、BpFLA5过表达株系相对野生型植株莲座叶大,抽茎早,花序茎的高度高于野生型。说明这三个基因参与了拟南芥的生长调控,对叶和茎的生长具有促进作用。利用白桦基因组信息对24条白桦FLA家族基因进行了启动子序列分析,获得了 24条白桦FLA家族基因所对应的启动子序列。利用PCR扩增,克隆到了 5条白桦FLA基因的启动子,分别为BpFLA1、BpFLA2、BpFLA4、BpFL49基因启动子。将这5个启动子定向替换pBI121-GUS表达载体中的35S启动子,构建FLA启动子驱动GUS基因的植物表达载体,并利用拟南芥蘸花法稳定转化到拟南芥中,获得了BpFLA1、BpFLA2、BpFLA3和BpFLA9基因启动子驱动GUS表达的转基因拟南芥。对转基因拟南芥进行不同发育时期的GUS组化染色,进行时空表达模式分析,结果表明:BpFLA1启动子在拟南芥中的活性较弱,转基因植株没有被GUS染色;BpFLA2启动子只在子叶中表达,并且随着植株的生长,子叶的衰老,染色区域变小;BpFLA3启动子与BpFLA9启动子在植株的各个时期均表达,在成熟叶的叶脉中,荚果的两端表达活性最高,生长期部位的表达活性要高于成熟部位,说明BpFLA启动子参与了拟南芥不同发育时期及不同组织的表达调控,可能在维管发育中起重要作用。同时,使用PlantCAER在线分析软件对这四个启动子序列进行了顺式作用元件分析,结果表明:除了BpFLA1、BpFLA2、BpFLA3和BpFLA9基因的启动子序列上都含有的基本转录元件TATABOX和CAATBOX外,还有涉及热应激反应的顺势作用元件HSE、胚乳表达所需的顺式作用调节元件Skn1-motif、参与昼夜节律调控的顺式作用元件Circadian和大量的光响应元件(BOX I、BOX4、G-BOX等等)。BpFLA2、BpFLA3和BpFLA9基因的启动子序列上还有一些用于厌氧诱导所必须的顺式作用元件ARE和真菌诱发剂反应元件BOX-W1。BpFLA1、BpFLA2和BpFLA3基因的启动子序列上还含有MYB结合位点涉及干旱诱导性的元件MBS。BpFLA2和BpFLA9基因的启动子序列上还含有参与脱落酸反应的顺式作用元件ABRE。BpFLA1和BpFLA3基因的启动子序列上还含有涉及水杨酸反应的顺势作用元件TCA-element。BpFLA1基因的启动子序列上还含有MYBHv1结合位点元件CCAAT-box、参与叶肉细胞分化的元素HD-Zip1、涉及叶形态发育控制的元素HD-Zip2。BpFLA2基因的启动子序列上还含有涉及MeJA反应及顺式作用的调节元素TGACG-motif、MYB结合位点涉及光响应元件MRE、生长素反应元件TGA-element、伤口响应元件WUN-motif。BpFLA3基因的启动子序列上还含有涉及胚乳表达的顺式作用元件GCN4-motif、赤霉素响应的元件TATCBOX。BpFLA9基因的启动子序列上还含有AT富集DNA结合蛋白(ATBP-1)的结合位点AT-rich element、赤霉素响应的元件GARE-motif、涉及低温反应性的顺式元素LTR。说明BpFLA1、BpFLA2、BpFLA3和BpFLA9基因可能参与这些调控。