铁皮石斛DoDELLA2的功能研究

　　

摘要：

目的 鉴定铁皮石斛DELLA基因家族主效基因DoDELLA2在植物形态发育中的功能，并研究DoDELLA2基因调控的下游基因及信号通路，为铁皮石斛分子育种提供理论依据。 方法 采用RT-qPCR对铁皮石斛DELLA基因家族成员进行组织表达量分析，筛选到铁皮石斛DELLA基因家族潜在主效基因DoDELLA2，通过全基因合成DoDELLA2并构建35S-DoDELLA2过表达载体异源转化拟南芥，结合表型观察与转录组数据分析开展功能研究。 结果 过表达DoDELLA2拟南芥与野生型相比，抽薹时间延迟10-16 d；株高显著降低40.04%；叶片叶尖呈椭圆形且边缘锯齿加深；角果数量显著增多但长度显著缩短等生育期表型差异。转录组分析表明，过表达DoDELLA2拟南芥与野生型相比，共有696个差异基因，其中上调基因中差异显著且富集的主要有转运体蛋白、赤霉素合成酶、富含半胱氨酸分泌蛋白等蛋白编码基因。下调基因中差异显著且富集的主要有过氧化物酶蛋白超家族、细胞色素P450蛋白超家族、植物病程相关蛋白（PR1）等。差异基因显著富集于木质素生物合成、营养生长向生殖生长转变等生物学过程，以及苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、二萜生物合成等KEGG通路，且赤霉素生物合成关键酶基因AtGA₂₀OX2、AtGA₂₀OX3和AtGA₃OX1表达上调表现出明显的反馈调控。 结论 过表达DoDELLA2基因通过调控GA信号通路下游基因影响拟南芥的形态发育，DoDELLA2基因过表达显著影响赤霉素合成酶基因和部分抗性基因家族表达，为铁皮石斛品质与性状改良的分子育种实践提供重要靶点和理论基础。