马铃薯谷胱甘肽合成酶基因(StGS)的克隆和功能鉴定

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyanmin2008
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马铃薯是我国的主要粮食作物之一。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)调控植物生长发育,并对植物应答生物和非生物胁迫起到了重要作用。谷胱甘肽合成酶(Glutathione Synthetase,GS)是植物中合成GSH的关键酶之一。马铃薯是否存在GS基因,该基因是否参与调控马铃薯植株的生长发育,相关分子机理又是什么,尚不清楚。本实验利用同源克隆法成功克隆了马铃薯谷胱甘肽合成酶基因St GS,构建了该基因的超量表达、干涉和组织定位载体,完善了马铃薯遗传转化研究体系,并进行St GS超量表达转基因植株的筛选、鉴定和功能验证,同时分析了St GS在马铃薯中的组织定位。研究结果表明,该基因cDNA的长度为1452 bp,编码484个氨基酸;系统进化树分析表明St GS蛋白与野生种潘那利番茄和番茄的GS蛋白同源性最高;成功筛选出了4株超量表达转基因植株,表型分析表明转基因株系OX-21和OX-26的根、茎、叶鲜重都高于野生型,尤其是OX-26的表现最好,其根鲜重是野生型的2.3倍,茎鲜重是野生型的2.5倍,叶鲜重是野生型的1.57倍;分析OX-21、OX-26和野生型的GSH含量,表明OX-21和OX-26叶片的GSH含量显著高于野生型,其中OX-26的GSH含量较野生型的提高了约3.12倍,OX-21的GSH含量较野生型的提高了约2.88倍。通过GUS染色,表明St GS主要定位在马铃薯叶片、根系、茎顶端分生组织和老茎中。关于St GS的RNAi研究仍在进行中。研究结果为深入解析马铃薯谷胱甘肽合成基因St GS的功能及其调控马铃薯GSH代谢的分子机理奠定了基础。
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