陆地棉成花素类似基因GhFTL1的克隆与功能研究

【作者】 东锐； 顾超； 院海英； 郑银英； 崔百明； 黄先忠；

【机构】 石河子大学生命科学学院农业生物技术重点实验室；

【摘要】 开花是植物由营养生长向生殖生长的转变过程,而开花相关基因的表达是实现这一转变的基础,FT（FLOWERING LOCUST）基因是开花过程中的一个关键基因,其编码的蛋白质为成花素。通过对模式生物拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）的编码成花素基因AtFT和Hd3a的研究表明,植物叶片合成的成花素蛋白经韧皮部长距离运输到茎顶端分生组织促进开花相关基因的表达,从而诱导植物开花。本研究通过RT-PCR结合RACE技术,从新疆陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种新陆早33中克隆到一个FT类似基因,命名为GhFTL1（GenBanK登录号:HM631972）,该基因的cDNA全长为877bp,开放阅读框大小是525bp,推测该阅读框编码174个氨基酸短肽。比对分析表明GhFTL1与AtFT蛋白有79%相似性,与Hd3a蛋白有84.2%相似性。GhFTL1含有FT蛋白亚家族两个关键的氨基酸残基（LYN/IYN）及14个保守氨基酸序列（LGRQTVYAPGWRQN）,并且系统进化分析表明在18个已经可以证明促进植物开花的FT同源基因中,GhFTL1蛋白同苹果的MdFT1蛋白的遗传距离更近,表明GhFTL1可能为棉花编码成花素的基因。该基因在棉花的根、下胚轴、花、叶片、纤维和胚珠中均有表达,说明该基因在棉花中为组成型表达的基因。本研究首先构建GFP融合蛋白载体p35S::GhFTL1-GFP,通过对转基因拟南芥T₁代的根尖细胞进行GFP观察,表明GhFTL1是细胞膜和细胞核定位的蛋白。构建过量表达载体p35S::GhFTL1,通过花滴法转入拟南芥中,T₁代转基因植株要比野生型拟南芥明显提早开花。以上结果表明GhFTL1基因促进植物开花,可能属于棉花开花途径起着重要作用的因子之一。因此,我们从棉花中克隆了棉花FT基因的同源基因GhFTL1,对其功能的进一步分析,为将来借助基因工程手段调控棉花的开花时间,对提高棉花产量和纤维品质具有重要的理论指导意义。更多还原