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Over-expression of the atga2ox8 gene decreases the biomass accumulation and lignification in rapeseed (Brassica napus L.)

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Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology) 2010年第7期11卷 471-481页

作者： Xiao-ying ZHAO Deng-feng ZHU Bo ZHOU Wu-sheng PENG Jian-zhong LIN Xing-qun HUANG Re-qing HE Yu-hong ZHUO Dan PENG Dong-ying TANG Ming-fang LI Xuan-ming LIU Bioenergy and Biomaterial Research Center Institute of Life Science and Technology State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics Hunan University Changsha 410082 China Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences Haikou 5 71101 China Academy of Seed Industry of Hunan Yahua Changsha 410001 China

Gibberellin 2-oxidase (GA 2-oxidase) plays very important roles in plant growth and development. In this study, the atga2ox8 gene, derived from Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), was transformed and over-expressed in rapeseed (Brassica napus L.) to assess the role of atga2ox8 in biomass accumulation and lignification in plants. The transgenic plants, identified by resistant selection, polymerase chain reaction (PCR) and reverse-transcription PCR (RT-PCR) analyses, and green fluorescence examination, showed growth retardation, flowering delay, and dwarf stature. The fresh weight and dry weight in transgenic lines were about 21% and 29% lower than those in wild type (WT), respectively, and the fresh to dry weight ratios were higher than that of WT. Quantitative measurements demonstrated that the lignin content in transgenic lines decreased by 10%-20%, and histochemical staining results also showed reduced lignification in transgenic lines. Quantitative real-time PCR analysis indicated that the transcript levels of lignin biosynthetic genes in transgenic lines were markedly decreased and were consistent with the reduced lignification. These results suggest that the reduced biomass accumulation and lignification in the atga2ox8 over-expression rapeseed might be due to altered lignin biosynthetic gene expression.

关键词： Rapeseed atga2ox8 Biomass Lignification Gibberellins

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甘蓝型油菜中表达atga2ox8的表型分析及其对木质素生物合成的影响

甘蓝型油菜中表达AtGA2ox8的表型分析及其对木质素生物合成的影响

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作者：朱登峰海南大学

学位级别：硕士

在高等植物体内,赤霉素(Gibberellin,GAs)是一类重要的植物生长激素,调节高等植物生长发育的各个方面。最明显的作用包括促进茎的伸长和种子萌发,下胚轴伸长、果实发育,诱导开花,子叶开张以及刺激细胞生长和分化等。而在赤霉素生物合成... 详细信息

在高等植物体内,赤霉素(Gibberellin,GAs)是一类重要的植物生长激素,调节高等植物生长发育的各个方面。最明显的作用包括促进茎的伸长和种子萌发,下胚轴伸长、果实发育,诱导开花,子叶开张以及刺激细胞生长和分化等。而在赤霉素生物合成和代谢途径中,赤霉素氧化酶(GA2-oxidases)能够将有生物活性的GAs或其前体代谢为无生物活性的GA。因此GA2过氧化酶(GA2ox)对植物生长和发育起着十分重要的作用。为了研究外源赤霉素氧化酶基因对甘蓝型油菜的作用及影响,本论文将克隆的拟南芥赤霉素氧化酶基因(atga2ox8)构建在pEGAD表达载体上,通过农杆菌介导的花序浸染法将载有除草剂Basta筛选标记的35S::GFP-atga2ox8质粒导入甘蓝型油菜N529中。经Basta(1:800V/V)筛选、PCR、绿色荧光蛋白检测、RT-PCR分析获得转基因植株。观察并比较不同时期的植株表型,发现转基因油菜有生长发育迟缓、萌发推迟、叶片浓绿、开花延迟、植株矮化等特征。干湿物质质量差异表明atga2ox8抑制生物质积累,较野生型降低16%-21%。80%丙酮-分光光度法测定叶绿素含量差异,结果显示油菜中表达atga2ox8增加叶绿素总含量,但不影响叶绿素组成。叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别增加10.5%、9.5%和20%。花青素含量测定结果表明：atga2ox8促进花青素的积累,花青素含量较WT增加2倍。溴乙酰-紫外分光光度法测定始花期油菜主茎的木质素含量,发现转基因植株木质素含量降低10%-20%。短期外源赤霉素(10μmol和50μmol GA3)处理离体茎和叶柄可诱导木质素合成。半定量RT-PCR检测分析木质素合成关键酶基因(PAL、C4H、4CL、HCT、CCR、CAD)表达情况,结果表明转基因植株木质化水平与木质素合成关键酶基因的表达一致。

关键词： atga2ox8 甘蓝型油菜赤霉素木质素转基因 RT-PCR

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