陸地棉GhrbcMT基因克隆、表達與功能初步分析

摘要：植物的rbcMT基因編碼核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基N-甲基轉移酶(ribulose1,5 bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunitε-N-methyltransferase, rbcMT),可能催化雙功能酶核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基14位賴氨酸的ε-氨基的甲基化過程,目前在豌豆、小麥、煙草等中被鑒定出,可能參與調控植物生長發育,但有關GhrbcMT基因生物學功能研究尚未報道。該研究以陸地棉(Gossypium hirsutum L.)為材料,提取葉片總RNA,反轉錄合成cDNA,利用PCR技術克隆棉花核酮糖1,5-二磷酸加氧酶/羧化酶大亞基甲基轉移酶基因(GhrbcMT)全長cDNA,對該基因進行生物信息學分析,采用熒光定量PCR(qRT-PCR)對GhrbcMT基因進行組織特異性表達分析,并用病毒誘導的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技術降低GhrbcMT在植株中的表達水平,同時用乙醇浸泡法提取野生型與GhrbcMT干涉株系的葉片葉綠素進行含量分析。結果顯示, GhrbcMT蛋白質序列存在多個潛在磷酸化與糖基化位點, Loop結構占56.94%,構象靈活。GhrbcMT基因在棉花葉片中特異性表達, GhrbcMT干涉株系的GhrbcMT表達水平顯著降低,棉花出現明顯的生長緩慢、節間距縮短、植株矮小、花藥敗育等表型, GhrbcMT基因表達水平的降低對棉花植株的營養生長和育性具有顯著影響。該研究通過對1,5-二磷酸核酮糖加氧酶/羧化酶大亞基甲基轉移酶功能初步探究,為進一步探究植株生長發育和育性調控機理提供參考。