小麥TaGASR7部分同源基因表達(dá)調(diào)控及其功能初步研究.pdf

1、在禾谷類作物中，籽粒的表型性狀如粒長、粒寬和粒厚等往往對作物產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。雖然目前在水稻中鑒定了一批影響粒長、粒寬和粒厚的基因，但在小麥中只有影響粒長的TaGASR7和影響粒寬的TaGW2基因通過同源克隆的方法進(jìn)行了研究。普通小麥?zhǔn)堑湫偷漠愒戳扼w，包含A、B、D三個基因組。盡管有文獻(xiàn)報道TaGASR7-A1可能是影響小麥粒長的因素之一，然而對其生物學(xué)功能的進(jìn)一步探討，特別是TaGA SR7三個部分同源基因在籽粒發(fā)育不同時期以及小麥

2、多倍化過程中表達(dá)調(diào)控機(jī)制與功能的異同，尚未見任何報道。本研究在前期已經(jīng)獲得TaGASR7基因的編碼序列、染色體定位信息、受赤霉素誘導(dǎo)等信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過BAC文庫篩選，獲得了TaGASR7三個部分同源基因的啟動子序列，分析了順式元什和轉(zhuǎn)座子等多倍化過程中主要調(diào)控位點(diǎn)的遺傳與表觀遺傳修飾特點(diǎn);探索了基于病毒的沉默和過表達(dá)TaGA SR7的三個部分同源基因?qū)ΠｉL在內(nèi)的小麥表型性狀的影響。主要結(jié)果如下:
　　1.來自B基因組的

3、GASR7B基因在合成小麥中主導(dǎo)GASR7基因的表達(dá)。GASR7B基因的主導(dǎo)作用主要表現(xiàn)在以下三個方面:1）在籽粒發(fā)育的早期，GASR7B基因表現(xiàn)為持續(xù)高表達(dá);2）GASR7B基因?qū)Τ嗝顾卣T導(dǎo)響應(yīng)最強(qiáng)烈，這可能與其啟動子上分布的GA響應(yīng)元什較多相關(guān)聯(lián);3) GASR7B在新合成異源六倍體小麥中仍然保持高表達(dá)，而GASR7A和GASR7D在成為六倍體小麥的部分同源基因之后表達(dá)受到顯著抑制。
　　2.小麥多倍化過程中GASR7A/D受

4、到表觀遺傳調(diào)控。六倍體化之后GASR7D啟動子的DNA甲基化程度升高，表明小麥多倍化過程中GASR7D受到表觀遺傳調(diào)控。GASR7A啟動子上重復(fù)序列的插入以及其上24-nt siRNAs的分布，暗示GASR7A在多倍化過程中很有可能受到了RNA依賴的DNA甲基化調(diào)控。
　　3.在小麥中成功建立了基于病毒的沉默和過表達(dá)靶基因的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了通過侵染抽穗期旗葉影響穗部靶基因表達(dá)。
　　4.小麥多倍化過程中TaGASR7A/D表

5、達(dá)受到抑制可能與其功能分化相關(guān)。利用病毒侵染小麥抽穗期的旗葉，在穗部實(shí)現(xiàn)分別瞬時過表達(dá)TaGASR7A/B/D。瞬時過表達(dá)TaGASR7A影響了被侵染植株穗部葉綠素合成，使植株穗部失綠;瞬時過表達(dá)TaGASR7D影響了被侵染植株結(jié)實(shí)率;而瞬時過表達(dá)TaGASR7B卻沒有觀察到明顯表型變化，表明TaGASR7A/B/D的生物學(xué)功能可能存在某種差異。GASR7A和GASR7D在成為六倍體小麥的部分同源基因之后表達(dá)受到顯著抑制，推測在多倍化過

6、程中抑制TaGASR7A/D基因的表達(dá)可能對多倍體生長優(yōu)勢和育性提高是有益的。
　　5.TaGASR7A/B/D表達(dá)下調(diào)對小麥粒長性狀的影響。在不區(qū)分A、B、D的前提下，下調(diào)TaGASR7可能對粒長和千粒重造成了一定程度的影響，但上述結(jié)果需要進(jìn)一步確認(rèn)。
　　綜上所述，我們一方面揭示了TaGASR7的三個部分同源基因在小麥籽粒發(fā)育和多倍化過程中表達(dá)調(diào)控機(jī)制的異同;另一方面初步探索了TaGASR7的三個部分同源基因功能的異同，