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赤霉素(gibberellin)是一类在高等植物生长发育过程中的起重要调控作用的植物激素,在植物的种子萌发、茎伸长以及果实成熟等过程中都有该酶的参与。GA2氧化酶是赤霉素合成路径中的一个关键的酶,高等植物中活性赤霉素水平的调控受到此种酶的参与,它可将有活性的赤霉素转变成为无活性赤霉素,进而达到对株高的调控。薏苡(Coix lacryma-jobi L.)是一种极其重要的禾本科植物,具有较高的营养及药用价值。然而,薏苡存在高杆易倒伏的特点,导致品质及产量低,不利于优质种质资源的保存。目前GA2-氧化酶在其他植物中的研究较多,但在禾本科植物薏苡中GA2氧化酶基因的功能还未见相关报道。本研究拟用薏苡赤霉素氧化酶GA2-oxidase(ClGA2ox)基因遗传转化薏苡和烟草,通过对转化植株的分析研究进一步探讨ClGA2ox对薏苡生长发育的影响。为薏苡株高的改良提供研究材料及科学依据,对推进薏苡矮化育种的进程有着重要的作用。本研究取得的结果如下:1.ClGA2ox基因生物信息学特征对薏苡的ClGA2ox基因进行生物信息学分析,结果表明:薏苡的ClGA2ox基因能够编码331个氨基酸,经过预测,蛋白质的分子量是37.679 k D,等电点为6.91,不稳定系数是35.09,薏苡ClGA2ox编码蛋白属于稳定蛋白;包含有两个保守的功能结构域,分别是DIOX＿N和2OG-Fell＿Oxy;薏苡的ClGA2ox蛋白和Gen Bank数据库中收录的其它植物的GA2ox蛋白氨基酸的相似性达到了90%;进一步构建系统进化树,结果显示兴仁小白壳薏苡的GA2氧化酶与高粱和玉米的GA2氧化酶蛋白的亲缘关系最相近。2.薏苡RT-q PCR内参基因的筛选根据薏苡的转录组数据库中筛选出6个植物常用的内参基因作为候选内参基因,采用稳定性评估软件ge Norm、Norm Find再结合RT-q PCR的方法,选取地方品种兴仁小白壳薏苡的根、茎、叶进行筛选,从6个候选内参基因中筛选出薏苡兴仁小白壳的最适内参基因为TUB。3.薏苡ClGA2ox基因功能验证为了研究薏苡ClGA2ox基因的功能,本研究构建了PU1301-ubi-ClGA2ox植物超量表达载体,并利用农杆菌介导的茎尖遗传转化方法将超量表达载体导入兴仁小白壳薏苡中,鉴定共获得潮霉素抗性的T0代转基因薏苡植株14株,转基因薏苡植株相关指标测定结果表明,与野生型薏苡植株相比,ClGA2ox转基因薏苡植株出现表达量增加、株高不同程度的降低(比野生型平均株高低31.21 cm),叶绿素含量增加等现象。为了进一步研究薏苡ClGA2ox基因的功能,同时将薏苡ClGA2ox基因转化烟草,共获得转ClGA2ox基因烟草36株。从中随机选取5株进行相关研究,荧光定量PCR结果表明,在野生型烟草中没有检测到目标基因的表达,而在转基因烟草植株中目标基因的表达量均显著高于对照组,此外,转基因烟草植株呈现出矮化的性状,叶片变小,节间距变短以及叶绿素含量上升,这些结果表明,在烟草中过量表达薏苡ClGA2ox基因也能够达到同薏苡中一致的功能,均能够导致转基因烟草矮化的表型。