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柱花草(Stylosanthes gμianensis)原产于中南美洲,是一种优良的热带豆科牧草,主要用于放牧、水土保持、果园间作及干草粉加工,具有产量高、品质优、耐高温及抗旱耐酸性等特点,但它易受冷害。植物体内多种激素信号途径相互关联,而类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinases,RLKs)可以识别和传递信号,响应植物的生物胁迫及非生物胁迫。因此,研究RLK与柱花草抗寒的分子机制,提高柱花草抗冷性,对柱花草推广生产具有重要意义。 本文对柱花草转录组数据库进行分析,选取两个类受体蛋白激酶(RLK)进行克隆分析。主要采用 PCR方法克隆 SgLRPK及 SgCRK的部分片段,通过 RACE及hiTAIL-PCR的方法扩增已知片段的两端未知序列,序列拼接获得完整编码区。结果表明,SgLRPK基因ORF全长1812bp,编码604个氨基酸,胞外具有一段保守的LRR重复序列,一个跨膜区以及胞内激酶区。SgCRK基因cDNA全长861bp,编码287个氨基酸,具有两个未知功能区域DΜF26。 将SgLRPK及SgCRK完整编码区装载到带35S启动子的表达载体pCambia3301上,构建过表达载体。另外将SgLRPK基因的两个打靶位点连接CRISPR/Cas9,构建打靶载体。用农杆菌介导法将载体几个载体转化柱花草184,分别获得过表达SgLRPK的转基因柱花草6株,其中4株为阳性植株;过表达SgCRK的转基因柱花草4株,其中3株为阳性植株;打靶干涉SgLRPK表达载体的转基因柱花草18株,其中10株为阳性植株。 通过实时荧光定量PCR检测,随着低温胁迫的进行,柱花草体内SgLRPK基因及SgCRK基因的相对表达量均呈先升高后降低的趋势。低温处理下,SgLRPK基因表达在前12h呈上升趋势,在12h处最高,约处理前6倍,在24h后出现下降趋势,但仍较处理前高。SgCRK基因的相对表达量在处理24h处最高,达到处理前的8倍左右,随后出现下降。低温处理能够提高两个 RLK的相对表达,表明 SgLRPK基因及SgCRK基因能够响应柱花草的低温胁迫。