论文部分内容阅读
脱落酸(Abscisic Acid,ABA)是植物生长发育与逆境胁迫应答过程中的重要植物激素,在种子萌发与休眠、根系发育、气孔关闭等过程具有十分重要的调节功能。现有研究表明,植物激素ABA代谢及ABA信号转导取得了重大进展,而且ABA信号转导途径已经阐明,依据ABA信号转导的分子调控机理,PP2C(Type-2C Protein Phosphatases)是连接ABA受体与下游蛋白激酶的重要元件,在ABA信号转导途径中起重要作用。目前在白菜、水稻、玉米等物种中都开展了基因组注释,但在甘蓝中的研究较少,本文主要通过白菜、甘蓝PP2C蛋白磷酸酶基因的比较分析与功能研究获得如下结果:(1)PP2C基因的全基因组注释得到白菜121个、甘蓝128个,蛋白同源进化树分析发现PP2C家族可分为A-J共10个亚家族,其A类亚家族中白菜和甘蓝各含有14个PP2C基因;(2)染色体定位结果发现白菜的所有PP2C型蛋白磷酸酶基因在A01-A10的10条染色体均有分布、甘蓝在C01-C09的9条染色体上亦有PP2C基因的不均匀分布;(3)基因结构比较分析发现,A亚家族中大多数白菜、甘蓝和拟南芥的PP2C基因结构高度保守。其中BoHAB2b基因不含内含子,与基因在组织中的分工及植物进化有关;(4)蛋白结构分析发现,A亚家族中白菜、甘蓝、拟南芥之间Motif组成基本相同,且排列组合顺序高度保守;(5)基于转录组测序结果构建的基因图谱发现白菜PP2C A亚家族基因在愈伤组织、花、叶、根、果荚及茎这六种组织中均有表达、甘蓝PP2C A亚家族基因在芽、愈伤组织、花、叶、根、果荚及茎这七种组织中均有表达;(6)经过序列比对、基因位置定位、蛋白结构等分析发现,BoABI1c序列内由28bp将其分割开来,是由Bol006485及Bol006484拼接而成;(7)CRISPR-Cas9技术敲除白菜和甘蓝中ABI1、HAB1和PP2CA同源基因的构建并且成功获得甘蓝型油菜再生苗。综上所述,从基因组水平、基因结构和蛋白结构表明白菜、甘蓝中PP2C型蛋白磷酸酶基因的同源性很高,其中A亚家族9个拟南芥的PP2C蛋白在白菜和甘蓝中都能找到同源蛋白,且白菜和甘蓝在进化上高度相似。从功能研究方面发现BrABI1a和BoABI1c蛋白与拟南芥ABI1高度相似,可以作为负调控因子来响应ABA反应过程。