玉米MADS家族转录因子ZmES22负调控水稻胚乳中淀粉的积累

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玉米(Zea Mays L.)淀粉在食品、饲料和能源等领域应用广泛。淀粉合成受到很多关键酶基因和调节因子调控,虽然这些关键酶基因已经被报道,但是仍然有很多的调控淀粉合成相关转录因子等待挖掘。本文通过与淀粉性状全基因组关联分析和转录组数据在胚乳中高表达基因关联分析,发现了一个基因,命名为ZmES22,并从玉米B73自交系中克隆,通过分子生物学手段对该基因进行分析,获得主要结果如下:(1)从玉米B73自交系中克隆得到了MADS家族玉米胚乳相关表达基因ZmES22,其CDS序列全长723 bp,编码240个氨基酸。(2)组织表达模式分析,发现ZmES22在雄穗、果穗以及10、20 DAP胚乳中转录水平较高,其它组织转录水平相对较低。(3)烟草瞬时表达分析发现ZmES22-GFP融合蛋白定位于细胞核中;(4)对过表达ZmES22转基因水稻和中花11籽粒的农艺性状进行统计,其中千粒重以及总淀粉和直链淀粉含量均显著降低,可溶性糖含量显著增加。(5)利用qRT-PCR方法,17个淀粉合成关键酶基因在转基因水稻3、6、10、20DAP胚乳中的表达量总体而言比中花11低。(6)20 DAP胚乳转录组测序发现:GO分析和KEGG分析中发现了细胞壁转化酶基因GIF1,转录组数据中转基因株系的GIF1表达量和中花11相比降低了8倍。通过荧光定量PCR对3、6、10、20 DAP胚乳中GIF1的表达量分析,发现中花11中GIF1的表达量均高于转基因株系。酵母单杂交实验发现,ZmES22能够结合GIF1启动子区域的核心元件CATGT。
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