高 璐 许文亮

脯氨酸羟化酶GhP4H2在棉花纤维发育中的功能研究

高 璐1,2许文亮1,*

1华中师范大学生命科学学院 / 遗传调控与整合生物学湖北省重点实验室, 湖北武汉 430079;2山西农业大学小麦研究所, 山西临汾 041000

阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan proteins, AGP)在棉花纤维发育过程中发挥重要作用。AGP由富含羟脯氨酸的主链蛋白和大量II型阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan, AG)侧链组成, 其合成过程要经历2次翻译后修饰, 首先是氨基酸主链上的脯氨酸被脯氨酸羟化酶(prolyl-4-hydroxylases, P4H)羟基化, 随后在糖基转移酶(glycosyltransferases, GT)催化作用下将阿拉伯半乳聚糖或寡糖添加到羟脯氨酸残基上。我们前期利用P4Hs的抑制剂处理棉花离体胚发现, 棉纤维伸长受到抑制, 暗示P4H参与棉纤维生长发育过程。为深入研究P4H在棉纤维发育中的功能, 我们从棉花中分离鉴定了1个在棉纤维发育过程中高量表达的脯氨酸羟化酶基因。本研究分别构建了过表达和RNA interference (RNAi)载体, 通过农杆菌介导法转化棉花, 获得转基因植株, 发现过表达转基因棉花株系T1~T3代成熟棉纤维变短, AGP含量增加, AG多糖侧链也发生变化。对过表达转基因植株和野生型植株棉纤维的转录组分析表明, G正调控包括AGP在内的细胞壁糖蛋白基因的表达。基于以上研究, 我们推测可能主要通过影响AGP糖链组分调控棉纤维生长发育。

棉纤维; 阿拉伯半乳聚糖蛋白; 脯氨酸羟化酶

棉花作为世界上最大的纤维作物和纺织工业原料, 品质是其经济价值的重要考量因素。棉纤维是由棉花胚珠外珠被表皮层的单细胞发育而成, 是自然界最长的单细胞之一。……