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华南象草Pp4CL基因的克隆及其转基因烟草木质素含量分析
  • ISSN号:1000-4025
  • 期刊名称:《西北植物学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q785[生物学—分子生物学] Q789[生物学—分子生物学]
  • 作者机构:华南农业大学林学与风景园林学院草业科学系,广东省草业工程技术研究中心,广州510642
  • 相关基金:国家自然科学基金(31272491,30972138); 教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20124404110011)
中文摘要:

为探究华南象草(Pennisetum purpureumcv.Huanan)木质素合成关键酶基因的调控机制,通过同源克隆得到华南象草4-香豆酸:CoA连接酶基因(Pp4CL)的cDNA序列,长度为1 943bp,其中编码区序列1 662bp。Pp4CL蛋白由553个氨基酸组成,分子量为59.57kD,等电点为5.2,属于疏水性蛋白。该蛋白含有AMP结合结构域,属于AFD ClassⅠ超家族。在系统进化分析中,Pp4CL与At4CL1、Os4CL1遗传距离最近,聚为一支。Pp4CL氨基酸序列具有SSGTGLPKGV和GEICIRG等2个保守基序,是典型的植物4CL。构建原核表达载体pGEX-4CL,得到约88kD的Pp4CL-GST融合蛋白,为Pp4CL酶活性测定及Western免疫印迹分析奠定了基础。同时构建植物表达载体pBA-4CL,并通过叶盘法对烟草进行了遗传转化,得到3个转基因阳性株系(OX-9、OX-7、OX-4),它们中叶柄木质素总含量分别比非转基因植株(对照)提高了10.0%、16.2%和94.6%,茎秆基部节木质素总含量分别比对照提高了0.9%、4.0%和13.5%。研究结果表明,Pp4CL蛋白与木质素合成有关,过表达Pp4CL基因能够显著提高植株木质素含量。该研究结果为华南象草木质素改良工作打下了基础,同时也为深入开展牧草分子育种提供了依据。

英文摘要:

Huanan elephant grass(Pennisetum purpureum cv.Huanan)is widely used as forage in South China.It is also a highly yielding energy crop for ethanol production.However,the lignin in lignocellulose inhibits the activity of bioconversion.In order to explore the lignin regulation network,we isolated 4-coumarate CoA ligase(4CL)fromP.purpureumcv.Huanan.A 1 943 bp cDNA sequence of Pp4 CLgene was cloned by homology-based RT-PCR.Pp4 CLhas an open reading frame of 1 662 bp and encodes a 553 amino acid protein with a predicted molecular mass of 59.57 kD and a isoelectric point of 5.2.Pp4 CL protein is a hydrophobin protein,and belongs to AFD class I superfamily as it contains an AMP binding domain.In phylogenetic tree,Pp4 CL was clustered with At4CL1 and Os4CL1.Two conserved motifs,SSGTGLPKGV and GEICIRG,were found in Pp4 CL,indicating that it was a typical plant 4CL.The pGEX-4CLprokaryoticexpression vector was constructed and GST-tagged Pp4 CL fusion protein with the molecular mass of 88 kD was obtained.This result laid foundation for the western blot and enzymology analysis.The overexpression vector named pBA-4CL was constructed,and three positive transgenic tobacco lines were obtained by leaf disc method.In petiole,acetyl bromide lignin content was greater by approximately 10%in OX-9,16.2%in OX-7,94.6%in OX-4compared with WT plants.And in base stem,the three transgenic plants had 0.9%,4.0% and 13.5% more acetyl bromide lignin content than CK plant,respectively.In conclusion,overexpression of Pp4 CLin tobacco leaded to increasing of lignin content,thus,Pp4 CL was related to lignin biosynthesis.This research provides scientific basis for lignin improvement in elephant grass and molecular breeding in forage grass.

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期刊信息
  • 《西北植物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:西北农林科技大学 陕西省植物学会
  • 主编:赵忠
  • 地址:陕西杨陵邰城路3号西北农林科技大学
  • 邮编:712100
  • 邮箱:xbzwxb@vip.163.com
  • 电话:029-87082936
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4025
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1091/Q
  • 邮发代号:52-73
  • 获奖情况:
  • 全国优秀期刊,中国自然科学核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:46104