紫花苜蓿MsSPL17的克隆及生物学功能验证

作     者：陈菲儿 张志鹏 蒋庆雪 马琳 王学敏 CHEN FeiEr;ZHANG ZhiPeng;JIANG QingXue;MA Lin;WANG XueMin

作者机构：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2024年第57卷第17期

页      面：3335-3351页

核心收录：

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-34) 国家科技资源共享服务平台作物种质资源库(NICGR-63) 

主　　题：紫花苜蓿 SPL基因 分枝发育 转录组 RNAi沉默 

摘      要：【目的】分枝是决定紫花苜蓿产量的重要影响因子，SPL家族基因是一类重要的转录因子，其成员参与多种植物的分枝（分蘖）发育过程。研究紫花苜蓿MsSPL17的生物学功能，鉴定MsSPL17在调控紫花苜蓿分枝发育中的作用，为紫花苜蓿高产生物育种提供重要参考。【方法】运用生物信息学方法分析MsSPL17序列，并构建系统进化树；采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析MsSPL17在紫花苜蓿中的组织表达特异性；利用烟草瞬时表达系统确定MsSPL17蛋白的亚细胞定位；利用酵母系统检测MsSPL17的转录自激活活性；利用农杆菌介导转化的方法获得转基因紫花苜蓿并进行表型分析；利用转录组分析，筛选出在转基因株系中的差异表达基因，并验证用于后续研究。【结果】MsSPL17包含一个长度为1 011 bp的开放阅读框，编码由366个氨基酸构成的蛋白，属于SBP蛋白家族。系统进化分析表明，MsSPL17及其同源基因的进化与物种的分化高度相似，表明其是一个功能保守的基因。MsSPL17在紫花苜蓿分枝发育关键时期中的各组织包括茎、茎节、叶、顶端中均有表达，暗示该基因对紫花苜蓿分枝性状具有重要调控作用。亚细胞定位试验表明，MsSPL17蛋白定位于细胞核中。转录自激活试验表明，MsSPL17不具有自激活活性，可后续进行互作蛋白的筛选。MsSPL17转基因沉默株系出现分枝数和茎节数明显增多、节间长度缩短、营养品质升高的显著表型。【结论】成功克隆了紫花苜蓿MsSPL17，其在紫花苜蓿分枝发育关键组织中均有表达，它编码的蛋白定位于细胞核中且无转录自激活活性。获得具有多分枝性状的转基因株系，其产量方面出现分枝数显著增多等表型，品质方面粗蛋白含量提高。