菊花CmHB15-1基因克隆及调控木质素合成功能分析

甘好; 李菲; 蒋甲福; 宋爱萍; 丁莲; 陈发棣; 陈素梅

南京农业大学学报 ›› 2023, Vol. 46 ›› Issue (03) : 473 -481.

甘好, 李菲, 蒋甲福, 宋爱萍, 丁莲, 陈发棣, 陈素梅

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摘要

[目的]本文旨在探究菊花CmHB15-1基因调控木质素合成的功能。[方法]通过同源克隆，以菊花‘神马’cDNA为模板克隆CmHB15-1基因，利用DNAMAN 8.0软件对其进行序列分析，构建pORE-R4-CmHB15-1-GFP载体并导入烟草叶片中进行亚细胞定位分析；利用酵母杂交试验分析其转录激活活性；利用RT-qPCR技术对CmHB15-1基因进行组织特异性表达分析及潜在下游基因分析，并通过遗传转化拟南芥分析其对木质素合成的影响。[结果]CmHB15-1基因的开放阅读框为2 520 bp,编码839个氨基酸，预测蛋白相对分子质量为92.44×10~3,等电点为6.46。CmHB15-1蛋白具有Homeobox、bZIP、START、MEKHLA结构域，与除虫菊TcATHB-15亲缘关系最近。亚细胞定位显示CmHB15-1蛋白定位在细胞核上，有转录激活活性。CmHB15-1基因在茎中的表达量最高，且其表达量从茎顶端向基部节间逐渐增加，在茎基部节间表达量最高。CmHB15-1转基因拟南芥植株OE-20、OE-23木质素含量比野生型分别增加了15.98%和17.99%,且转基因拟南芥植株中木质素合成相关基因苯丙氨酸解氨酶基因(PAL1)、肉桂酸-4-羟基化酶基因(C4H)、4-香豆酰辅酶A连接酶基因(4CL1)、咖啡酰辅酶A甲基转移酶基因(CCoAOMT1)、阿魏酸-5-羟基化酶基因(F5H)表达量均显著上调。[结论]CmHB15-1基因参与调控木质素生物合成。