亚洲棉油菜素内酯合成酶基因(GaCPD2)的克隆、表达分析及功能验证

持续光形态建成与矮化基因(constitutive photomorphogenesis and dwarf,CPD)是油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)合成中的关键限速酶,为研究棉花中CPD基因表达模式和验证其功能,采用RTPCR方法首次从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)石系亚1号中克隆到了一个细胞色素P450单加氧化酶基因GaCPD2(GenBank登录号:KJ183066)。生物信息学分析表明,该基因CDS序列长度1 413 bp,编码470个氨基酸,理论相对分子质量53.98 kD,理论等电点9.40,主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲组成。多序列比对结果表明,GaCPD2具有细胞色素P450保守结构域,氨基酸序列与其他已报道物种中同源基因的相似性最高为84.0%。荧光定量PCR结果表明,GaCPD2在根、茎、叶、花和纤维组织中均有表达,开花后第10天的纤维中表达量最高,是0DPA的10倍左右。克隆了GaCPD2基因启动子序列,生物信息分析表明,GaCPD2基因启动子包含大量与光响应有关的顺式作用元件以及部分胁迫应答元件,推测其可能受光调控,参与胁迫应答。构建过表达载体转化拟南芥油菜素内酯合成突变体cpd91(Columbia背景),发现转基因株系的叶片展平,株高及育性恢复至野生型,表明GaCPD2基因在BR合成中起着重要作用,为研究油菜素内酯对棉花生长发育的影响提供了基础资料,有助于揭示BR调控植物株型及产量性状的分子机理。