杨树油菜素内酯合成基因DET2的克隆与功能分析
2020-04-21李泽华贺学娇赵树堂刘颖丽卢孟柱
李泽华,杜 娟,贺学娇,赵树堂,刘颖丽,卢孟柱*
(1. 林木遗传育种国家重点实验室,中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091;2. 浙江大学生命科学学院,浙江 杭州 310029)
油菜素内酯(BRs)作为一种重要的植物激素,存在于植物的各个器官中[1]参与植物幼苗生长、细胞伸长、细胞壁形成等许多生长发育过程[2-3],并且参与了植物对干旱、低温、高盐等逆境胁迫的响应[4]。
目前,关于BRs的生物合成途径已研究的较为清楚。Fujioka等人通过悬浮培养的长春花(Catharanthus roseue(Linn.) G.Don)细胞系统,以油菜甾醇(CR)作为BRs合成的起始物阐明了BRs合成的基本途径[5-6]。通过对拟南芥突变体的研究表明,在BRs的合成过程中有几个比较重要的基因参与。DET2(DEETIOLATED2)基因表达合成一个5α-还原酶(5α-reductase),可以将油菜甾醇((24R)-24-methylcholest-4-En-3-one)转变为油菜甾烷醇((24R)-24-methyl-5alpha-cholestan-3-one)[7-8]。拟南芥DET2基因功能缺失突变体det2-1中,植物无法合成BRs,表现出植株矮小、叶色深绿、根明显缩短等表型[9]。DWF4(DWARF4)基因和BR6ox(BR-6-oxidase1)基因也被认为是BRs合成的关键基因,在拟南芥突变体中具有和det2-1相似的表型[10-11]。
杨树作为研究木本植株生长发育的模式树种,研究BRs在杨树生长发育中的作用和机制对于BRs的研究和分子育种都有重要的理论指导意义。目前,在杨树中过量表达BR6ox基因和DWF4基因已有报道,均有引起杨树增高增粗等表型[12-13]。关于杨树DET2基因功能的研究,此前已有一些报导。邓伟等人、谭玉朋、严飞通过在杨树中异源表达棉花GhDET2基因,分析了对杨树生长发育的影响[14-16]。目前,关于在杨树中过量表达其自身DET2基因的研究还未见报导,关于过量DET2基因是否可以提高植物内源油菜素内酯的研究也未见报导。……
