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果树矮化密植因成花容易、可早期丰产、便于管理、便于更新换代,已经成为现代果园生产的重要模式。矮生型品种是实现梨矮化密植栽培的重要手段。从西洋梨中发现的矮生型变异具有枝条节间短,树冠紧凑,树体矮小等特点,是培育矮生型品种的重要种质资源。研究表明,该矮生型性状受控于显性基因PcDw,到目前为止,该基因的序列信息还不清楚。本研究以‘矮生梨’与‘茌梨’的杂交后代为试材,克隆PcDw候选基因之一PCP021016.1的全长cDNA序列,对其基因和编码蛋白序列进行生物信息学分析,并将该基因在烟草上进行遗传转化研究,以验证其功能,获得的主要结果如下: 1、以来自西洋梨基因组的参考序列为基础,设计引物,经PCR和测序分析,克隆得到基因PCP021016.1完整的CDS序列,其长度为1917bp。对该基因编码的氨基酸序列进行生物信息学分析,推测其分子量为69426.00D,等电点为8.20,且该蛋白可能是一种稳定的两性蛋白。跨膜结构域分析发现该蛋白属于膜蛋白,亚细胞定位结果也表明PCP021016.1编码蛋白位于细胞膜上。PCP021016.1与白梨和苹果等蔷薇科植物的同源性最高,相似性都在95%以上。在拟南芥基因组中的搜索分析发现,该基因与PIN3,PIN4,PIN7基因同源性最高,可能具有相似的功能。 2、根据西洋梨的基因组数据库,查找到了PCP021016.1基因约300bp的上游序列,设计引物,以矮生梨和普通梨的DNA为模板进行PCR,发现在矮生梨上有一段CT重复序列的缺失,大小约为20-30bp。PlantCare分析发现,这一段缺失是一串CTRMCAMV35S元件,其主要作用是提高基因的转录水平。针对这段缺失,开发了一个InDel标记,可以在‘矮生梨’ב茌梨’群体中区分出矮生型和普通型。 3、构建过表达载体(pBI121-PCP021016.1),利用农杆菌介导法将该基因成功转入烟草中。表型观察发现,与对照相比,转基因烟草植株地上部分生长较快,植株高度明显增加,并提早开花。地下部分观察发现,转基因烟草植株根明显增长,鲜重明显增加。解剖学观察结果表明,转基因烟草根的伸长区细胞与对照相比表现更为狭长。在茎的横切面上,转基因植株的细胞小、密度大,维管束更为发达;在茎的纵切面上,转基因植株的皮层细胞更为细长。该研究结果表明PCP021016.1基因可促进根和茎的伸长生长,促进茎细胞分裂以及维管束的形成。