玉米转录因子ZmPTF1基因的功能分析.docx

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1、玉米转录因子ZmPTF1基因的功能分析bHLH转录因子家族在高等植物不同组织中广泛存在并且参与众多代谢过程的调控。ZmPTF1是bHLH转录因子家族的成员,有研究表明ZmPTF1转录因子调控碳代谢和根的生长增加了玉米对低磷的耐性,对低氮、干旱和高盐等逆境也有明显应答。并且过表达ZmPTF1导致玉米根部大量基因表达发生变化。这些表达发生差异的基因涉及多个代谢途径,如PAMPs诱发的抗病途径、次生代谢途径、激素代谢及信号转导途径、碳水化合物代谢途径等。本实验以前人从玉米A318中克隆的一个bHLH家族转录因子ZmPTF1基因为研究对象,对其启动子的顺式作用元件进行了分析。并构建植物表达载

2、PCAMBIA3301-ZmPTF1,通过农杆菌介导将其转入烟草,研究基因的生物学功能。此外还对ZmPTF1蛋白的靶基因进行了初步筛选主要研究结果如下：1.应用生物信息学工具对ZmPTF1基因的启动子的顺式作用元件及其预测蛋白蛋白质基本理化性质进行分析。结果表明该区域存在多个激素应答元件、多种生物和非生物胁迫应答元件、光反应应答相关元件及一些基础代谢相关元件。其蛋白质由481个氨基酸残基构成,为疏水性蛋白。2.将已构建好的原核表达载体PET-32a-ZmPTFl转入原核表达菌BL21中,IPTG诱导表达,得到大约52.5KDa的ZmPTF1/His融合蛋白。3.运用Pull-down

3、方法以玉米总DNA为目标,以原核表达出的ZmPTF1/His融合蛋白为诱饵筛选能与其结合的靶基因片段,得到15个不同的序列。经测序比对分析,筛选出10个可能的ZmPTF1靶片段。候选靶基因主要涉及了激素合成信号转导,生物和非生物胁迫应答,生长发育调控等方面。4.构建植物表达载体PCAMBIA3301-ZmPTF1,并通过农杆菌介导法将表达载体转入烟草。PCR鉴定得到17株转基因阳性烟草。对生长正常的T1代阳性转基因烟草进行southern杂交分析及RT-PCR检测,结果表明外源ZmPTF1已经整合进了烟草基因组中并且能正常转录并遗传。5.ZmPTF1基因生物学功能研究结果表明：转基因

4、烟草种子的发芽率、发芽势及萌发种子α-淀粉酶活性显着增高,对ABA抑制萌发和生长的作用不如野生型敏感。ZmPTF1基因在烟草中表达能够促进烟草种子提前解除休眠进入发芽阶段,减轻ABA对烟草种子休眠的诱导和幼苗生长的抑制。提高烟草种子发芽势和发芽率。ZmPTF1可能广泛参与玉米激素转导、组织分化调控、光信号传递及胁迫应答等生物学过程。