棉花叶片黄化基因GhYL1的筛选、鉴定及功能分析
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- 英文论文题名：Identification and Functional Analysis of Yellow Variegated Leaf Gene GhYLl in Cotton
- 论文作者：何鹏 ; 张丽华 ; 牟亚楠 ; 汤梅菊 ; 肖光辉 ; 俞嘉宁
- 年：2017
- 作者机构：陕西师范大学生命科学学院;
- 论文关键词：棉花 ; PPR蛋白 ; VIGS ; 叶片黄化 ; 叶绿体
- 会议召开时间：2017-08-07
- 会议录名称：中国农学会棉花分会2017年年会暨第九次会员代表大会论文汇编
- 语种：中文
- 分类号：S562
- 学会代码：MHXB
- 会议名称：中国农学会棉花分会2017年年会暨第九次会员代表大会
- 会议地点：中国河南郑州
- 主办单位：中国农学会棉花分会
- 学会名称：《棉花学报》编辑部
- 页数：1
- 文件大小：47k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
棉花是世界上重要的经济作物之一,目前棉花研究主要集中在纤维生长发育和抗逆性方面,而对棉花叶片生长发育的研究很少。植物叶片是进行光合作用的重要器官,叶片的发育直接影响植物光合作用和产量。PPR(Pentatricopeptide repeat protein)家族是广泛存在于植物中的一大类蛋白家族,主要参与细胞器RNA的代谢过程,在植物生长发育、胚胎发生、叶色形成和胁迫响应中发挥至关重要的作用。本研究通过VIGS(Virus inducedgene silencing)技术将10个预测定位于叶绿体的PPR基因进行沉默,筛选到1个与棉花叶片颜色形成相关的基因,该基因沉默后植株的叶片呈现出黄绿相间的斑驳状颜色,将其命名为GhYL1。生物信息学分析显示GhYL1含有12个PPR基序,C末端有1个DYW结构域,属于DYW-PPR亚家族,且与拟南芥中的AtECB2有较高的同源性。亚细胞定位发现其定位于叶绿体,并且在叶片中高水平表达。将GhYL1转入拟南芥Atecb2突变体中可将突变体子叶白化及幼苗致死的表型恢复到野生型状态,并且突变体中accD和ndhF基因的RNA编辑也得到恢复。对沉默GhYL1基因的植株叶片进行检测,发现其叶绿素含量显著下降。酶解获取黄化叶片的原生质体进行观察,发现其叶绿体数目减少;透射电镜观察叶绿体形态,发现叶绿体基粒和类囊体数目减少,表明GhYL1对叶绿体内膜系统的发育非常重要。叶绿体基因主要由PEP(P1astid-encoded RNA polymerases)和NEP(Nucleus-encoded plastid RNA polymerases)转录,PEP主要负责光合作用相关基因的转录,而NEP负责PEP核心亚基基因的转录。对GhYL1沉默植株叶片中叶绿体编码基因的表达量进行检测,发现依赖PEP和依赖NEP的基因表达量均显著下降。推测GhYL1可能通过影响依赖NEP的基因的表达,从而引起依赖PEP的基因的表达下降,最终导致棉花叶片颜色变黄。
引文