（果树学专业论文）苹果mhgai1、mdmir156和mdmir172基因的功能鉴定.pdf

i i l ( 1ll rllr ll ll liti ii y 17 8 6 8 6 4 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所取得 的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体， 均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定，同意学 校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子版，允许论 文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文和汇编本学位论文，同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文 收录到中国学位论文全文数据库，并向社会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导师签名：姓 日期：三呈! ! ：鱼：! 暨 【r- l1 】 k l 中英文缩略表 英文缩写英文名称中文名称 a m p b p b s a c a m y 3 5 s c d n a c m c t a b d d h 2 0 d e p c d n a d n t p e b e c o l i e d t a g g f p h i p t g k a c k a n k d a l l b m e s m g m l n m l a m p i c i l l i n b a s ep a i r b o v i n es e r u ma l b u m i n 3 5sp r o m o t e ro fc a l i f l o w e rm o s o i cv i r u s c o m p l e m e n t a r yd n a c e n t i m e t e r c e t y l t r i m e t h y l a m m o l l o n i u mb r o m i d e d i s t i l l e da n dd e i o n i z e dw a t e r d i e t h y lp y r o c a r b o n a t e d e o x y r i b o n u c l e i ca c i d d e o x y r i b o n u c l e o s i d et r i p h o s p h a t e t h i d i u mb r o m i d e e s c h e r i c h i ac o l i d i s o d i u me t h y l e n d i a m i n e t e t r a c e t a t e g r a m m e g r e e nf l u o r e s c e n tp r o t e i n h o u r i s o p r o p y l t h i o p - d - g a l a c t o s i d e k a l i u ma c e t a t e k a n a m y c i n k i l o d a l t o n l i t e r l u r i a - b e r t a n im e d i u m 2 一( n m o r p h o l i n o ) e t h a n e s u l f o n i ea c i d m i l l i g r a m m i n u t e m i l l i l i t e r 氨苄青霉素 碱基对 牛血清白蛋白 花椰菜花叶病毒3 5 s 启动子 互补d n a 厘米 十六烷基三乙基溴化铵 重蒸水 焦碳酸二乙酯 脱氧核糖核酸 脱氧核糖核苷三磷酸 溴化乙锭 大肠杆菌 乙二胺四乙酸 克 绿色荧光蛋白 小时 异丙基一p d - 硫代半乳糖苷 醋酸钾 卡那霉素 千道尔顿 升 l b 培养基 2 吗啉乙磺酸 毫克 分钟 毫升 l-i i i 】1i 目录 摘要。1 a b s t r a c t 3 第一章前言5 1 1 赤霉素信号转导途径中d e l l a 蛋白的研究进展5 1 1 1 赤霉素的发现和合成5 1 1 2 赤霉素在植物生长发育中的作用5 1 1 3g a g i d i d e l l a 机制6 1 1 4 d e l l a 蛋白在植物体内的作用模式1 2 1 2 植物中m i r n a s 的研究进展1 4 1 2 1 植物中m i r n a s 的发现1 5 1 2 2 植物m i r n a s 的生物合成1 6 1 2 3 植物m i r n a s 的作用模式和功能18 1 2 4 植物m i r l 5 6 、m i r l 7 2 及其靶基因的研究进展。1 9 1 2 5 植物m i r n a s 领域研究展望2 2 1 3 本研究的目的和意义2 3 第二章苹果m h g a h 基因的功能鉴定2 4 2 1 材料和方法2 4 2 1 1 实验材料2 4 2 1 2 基因组d n a 的提取与检测。2 5 2 1 3p c r 扩增2 6 2 1 4 目的d n a 片段回收和连接反应2 7 2 1 5 大肠杆菌感受态细胞的制备和转化。2 8 2 1 6 碱法小量质粒d n a 的提取和质粒d n a 的酶切鉴定2 9 2 1 7 植物组织总r n a 的提取和反转录e d n a 第一链的合成3 0 2 1 8 根癌农杆菌l b a 4 4 0 4 感受态细胞的制备与转化3 2 2 1 9 苹果愈伤组织遗传转化3 3 2 1 1 0 番茄幼苗的预处理、转化及转基因植株分析3 3 2 1 1 l 转基因材料的生物学鉴定分析3 4 2 1 12 亚细胞定位3 4 2 1 13 实时定量r t - p c r 3 5 2 1 1 4 聚丙烯酰胺凝胶电泳3 6 2 1 15w e s t e r nb l o t 3 7 2 t 1 6 番茄果实品质测定方法3 7 2 2 结果与分析3 9 2 2 1 苹果m h g a h 基因克隆3 9 2 2 2 胁g z 仃的时空表达3 9 2 2 3m h g a h 基因的亚细胞定位4 0 2 2 4 胁g 4 仃基因的原核表达4 2 2 2 5h i s m h g a i l 融合蛋白的诱导表达和纯化4 4 2 2 6h i s m h g a l l 抗体的制备和抗体效价的测定4 5 2 2 7 点突变正义表达载体p b l l 2 1 a m h g a l l 的构建4 6 2 2 8 过量表达突变正义表达载体p b l l 2 1 - a m h g a h 的王林愈伤组织4 7 2 2 9p 3 5 s ：a m h g a h 过量表达王林愈伤组织的w e s t e r n 检测4 8 i i i r 2 2 1 0p 3 5 s ：a m h g a h 过量表达番茄4 9 2 2 1 1p 3 5 s a m h g a h 过量表达番茄的表型分析5 l 2 2 1 2 p 3 5 s ：a m h g a i 过量表达番茄的自然坐果率和单性结实率分析5 2 2 2 1 3 转基因番茄果实品质测定5 3 2 2 1 4p 3 5 s ：a m h g a i 过量表达番茄的抗旱性分析5 3 2 2 1 5 p 3 5 s ：a m h g a i 过量表达番茄用作砧木的嫁接5 4 2 2 1 6 嫁接苗w t 厂r h 砧木中a m h g a h 基因的传递性检测5 4 2 2 1 7 嫁接苗v 仃厂r h 接穗w t 中a m h g a l l 蛋白的检测5 5 2 2 1 8 转a m h g a l l 基因番茄嫁接苗的表型分析一5 6 2 2 1 9 嫁接苗w t 厂r h 砧木中a m h g a l l 基因传递的组织特异性检测5 7 2 2 2 0 转基因苗和嫁接苗果实品质测定5 8 2 3 讨论5 8 2 3 。1m h g a h 编码苹果d e l l a 蛋白5 8 2 3 2 突变a m h g a h 编码的d e l l a 蛋白a m h g a l l 对g a 不敏感5 9 2 3 3z l m h g a l l 转番茄影响植株的生长发育和抗性6 0 2 3 4a m h g a h 可通过嫁接传递影响接穗的生长发育6 l 第三章苹果m d m i r l 5 6 和m d m i r l 7 2 基因的功能鉴定6 2 3 1 材料与方法。6 2 3 1 1 实验材料6 2 3 1 2 王林愈伤组织基因组d n a 的提取与检测6 2 3 1 3 拟南芥的栽培、转化及转基因植株分析6 2 3 1 4 共注射烟草6 4 3 1 5 利用茎环引物的半定量r t - p c r 检测成熟m i r n a s 6 4 3 2 结果分析6 5 3 2 1 苹果中m i r l7 2 基因序列分析6 5 3 2 2 苹果中m i r l 7 2 靶基因序列分析。6 7 3 2 3 p 3 5 s ：m d - m i r l 7 2 e 和靶基因m d a p 2 共转化烟草分析6 9 3 2 4m i r l 7 2 e 过量表达拟南芥的表型分析7 0 3 2 5 苹果中m i r l 5 6 基因序列分析7 2 3 2 6 苹果中m i r l 5 6 h 靶基因序列分析7 3 3 2 7m d - m i r l 5 6 h 过量表达拟南芥的表型分析7 6 3 3 讨论8 ( ) 3 3 1 么玉 z 限j 7 2 伊6 和 4 小 彻j 7 2 e 序列及其靶基因序列分析8 0 3 3 2m d - m i r j 7 2 e 的功能研究8 l 3 3 3m d - m i r l 5 6 h 序列及其靶基因序列分析8 1 3 3 4m d - m i r l 5 6 h 的功能研究8 l 3 3 5 本研究还需进行的工作8 2 第四章结论与创新点8 3 4 1 结论8 l 4 2 创新点8l 参考文献8 4 9 寸录9 9 致谢10 3 i v 山东农业大学博士学位论文 苹果m h g a l l 、m d m i r l 5 6 和m d m i r l 7 2 基因的功能鉴定 摘要 d e l l a 蛋白是植物生长的阻遏因子，在植物体内，该蛋白在g a 信号诱导下被蛋 白酶体降解，从而解除生长遏制作用；如果d e l l a 结构域的重要氨基酸序列发生改变， d e l l a 蛋白就不能被g a 信号诱导降解，从而组成型遏制植物生长，使植株表现出g a 不敏感型矮化。本研究通过对苹果d e l l a 蛋白编码基因m h g a h 的分子克隆和功能鉴 定，阐明其在矮化性状形成中的作用，并展示其在苹果矮化砧木分子育种中的应用潜力。 m i r n a s 在植物生长发育、逆境胁迫适应等过程中起重要调控作用。拟南芥m i r l5 6 和m i r l 7 2 通过特异剪切靶基因的转录本，对植物体生长发育进行调控。本研究从苹果 中分别克隆了m i r l 5 6 和m i r l 7 2 的转录前体序列及其靶基因序列，并通过在拟南芥中 的异位表达等手段鉴定了它们的生物学功能。 主要研究结果如下： 1 m h g a h 基因在不同器官中均有表达，但表达水平不同，在茎和幼叶的表达量较 低，在老叶、花和果实中表达量较高。 2 构建了m h g a h 的亚细胞定位载体，侵染洋葱表皮细胞后在激光共聚焦显微镜 下观察，发现m h g a l l 蛋白定位于细胞核：构建了m h g a l l 的原核表达载体，并成功 诱导出约7 5k d a 的h i s m h g a l l 蛋白。 3 构建了d e l l a 功能域点突变的过量表达载体p 3 5 s ：a m h g a h ，并成功转化王林 愈伤组织，g a 处理后提取愈伤组织蛋白并用a n t i m h g a l l 作抗体进行w e s t e m 检测， 结果显示，王林愈伤组织中d e l l a 蛋白g a 处理后降解，a m h g a h 过量表达的转基因 愈伤组织中a m h g a l l 蛋白在g a 处理前后无差异。 4 a m h g a l l 转基因番茄植株矮化，茎和侧枝节间长度变短，叶片、花、果实和种 子变小，自然结实率和单性结实率下降。另外转基因番茄中可溶性固形物、苹果酸、酒 石酸和可溶性糖含量均高于野生型。 5 用转基因番茄作砧木嫁接野生型接穗，r t - p c r 在野生型接穗中检测到了 a m h g a h 转录产物，表明砧木中的a m h g a h 转录产物可以通过嫁接口运输到接穗中。 检测部位距离嫁接口位置越远，检测到的a m h g a h 转录产物丰度越低。w e s t e m 杂交也 在接穗中检测到了g a 不敏感的d e l l a 蛋白，表明a m h g a h 转录产物运输到接穗后 能翻译成蛋白。野生型接穗表现出矮化特性，节间长度明显变短，节间长度与其到嫁接 苹果胁g 么仃、朋栅，巧和m n 彻，7 2 基因的功能鉴定 口的距离呈负相关。a m h g a h 在转基因株系的茎、叶、花、果实中均有表达；但是只 在野生型接穗的茎和叶片中检测到a m h g a h 的转录产物，而在果实中没有，所以， , d m h g a h 转基因砧木对接穗的果实品质影响不大。 6 从苹果中克隆到两条m d m i r l 7 2 基因及其靶基因m d a p 2 ，与拟南芥m i r l 7 2 家 族序列比对后，将两条m d m i r l 7 2 基因分别命名为 珏 以足j 力口_ 6 和朋弘旭足j 力p 。共 注射烟草研究表明，m d m i r l 7 2 e 能抑制m d a p 2 的表达并使其蛋白表达量减少。构建 过量表达p 3 5 s ：m d - m i r l 7 2 e 并侵染拟南芥，m d - m i r l 7 2 e 和m d m i r l 7 2 e 过量积累的转 基因植株中，m i r l 7 2 的靶基因a t a p 2 在转录水平没变化，而a t t o e l ，a t t o e 3 和a t s m z 表达量下调。转基因植株花期提前，并且花器官发育异常。 7 从苹果中克隆到m d m i r l 5 6 基因，与拟南芥m i r l 5 6 家族序列比对后将其命名为 为m d - m i r l 5 6 h 。从苹果e s t 库中比对拼接，得到含m d m i r l5 6 h 识别位点的3 个基因 片段m d s p l 6 、m d s p l 9 和m d s p l l 2 。构建过量表达载体p 3 5 s ：m d - m i r l 5 6 h 并侵染拟南 芥，m d - m i r l 5 6 h 和m d m i r l 5 6 h 过量积累的转基因植株中，m i r l 5 6 靶基因a t s p l 9 和 a t s p l l 5 的表达量下调。转基因植株童期延长，叶片数量增多，开花延迟，果荚变短并7 且部分种子败育。 关键词：苹果；d e l l a 蛋白；m h g a h ；矮化：m i c r o r n a s ；m d m i r l 5 6 ；m d m i r l 7 2 ： 童期 2 山东农业大学博士学位论文 f u n c t i o n a lc h a r a c t e r i z a t i o no fa p p l em h g a l l ， m d m i r l 5 6a n dm d m i r l7 2g e n e s a b s t r a c t d e l l ap r o t e i n sa r eg r o w t hs u p p r e s s o r sw h i c hc a nb et a r g e t e df o r d e g r a d a t i o nb y p r o t e a s o m ei nr e s p o n s et og as i g n a li np l a n t s a sar e s u l t ，t h es u p p r e s s i o nt op l a n tg r o w t hi s h r e l e a s e d m u t a t i o n sw i t h i nt h ed e l l ad o m a i no fd e l l a r e p r e s s o r sa r er e s i s t a n tt og a 乞 s i g n a la n dm a k et h em u t a t e dp l a n td 、a r t h ed w a r f i s mi sg a i n s e n s i t i v e i nt h i ss t u d y a j l a p p l em h g a hg e n ee n c o d i n gd e l l ap r o t e i nw a si s o l a t e da n df u n c t i o n a l l yc h a r a c t e r i z e d ，i n o r d e rt oe l u c i d a t ei t sr o l ei nt h ef o r m a t i o no fd w a r f p h e n o t y p e sa n di t sp o t e n t i a lt ob eat a r g e t g e n ei nm o l e c u l a rb r e e d i n gf o ra p p l ed w a r f i n gr o o t s t o c k s m i r n a sp l a yc r u c i a lr o l e si nt h er e g u l a t i o no fd e v e l o p m e n ta n ds t r e s sr e s p o n s e si n p l a n t s a r a b i d o p s i sm i r l5 6a n dm i r l7 2n e g a t i v e l yr e g u l a t ep l a n tg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t b ys p e c i a l l yc u t t i n gt h et r a n s c r i p t so ft a r g e tg e n e s i nt h i ss t u d y , t h ep r e m i r n a so fm i r l5 6 a n dm i r l7 2w a si s o l a t e df r o ma p p l e s u b s e q u e n t l y , t h e i rf u n c t i o n sw e r ec h a r a c t e r i z e db y e c t o p i c a l l ye x p r e s s i n gi na r a b i d o p s i s i h em a i nr e s u l t sa r es h o w na sf o l l o w s 1 m h g a hg e n ee x p r e s s e di na l lo r g a n st e s t e d ，b u tw i t hd i f f e r e n te x p r e s s i o nl e v e l s i t s e x p r e s s i o ni sh i g h e ri nm a t u r el e a v e s ，f l o w e r sa n df r u i t st h a ns t e m sa n dy o u n gl e a v e s 2 t h et r a n s i e n te x p r e s s i o nv e c t o rp 3 5 s ：m h g a h g f pw a sc o n s t r u c t e da n dt r a n s f o r m e d i n t oo n i o ne p i d e r m a lc e l l sw h i c hw e r eo b s e r v e dw i t hl a s e rc o n f o c a lm i c r o s c o p e t h er e s u l t s h o w e dt h a tm h g a i1w a sl o c a t e di nt h e n u c l e u s p r o k a r y o t i ce x p r e s s i o n v e c t o r p e t - 3 0 a - m h g a i 1w a sc o n s t r u c t e da n dt h eh i s m h g a i1 p r o t e i nw a si n d u c e ds u c c e s s f u l l y t h ef u s i o np r o t e i nw a sa b o u t7 5k d a 3 t h ee x p r e s s i o nv e c t o rp 3 5 s ：a m h g a hw h i c hh a dap o i n tm u t a t i o nw i t h i nd e l l a d o m a i nw a sc o n s t r u c t e da n ds u c c e s s f u l l yt r a n s f o r m e di n t o o r i n a p p l ec a l l u s w e s t e r n a n a l y s i so fp r o t e i ne x t r a c t i o no f o r i n a n dp 3 5 s ：a m h g a l lo v e r e x p r e s s e dc a l l u ss h o w st h a t t h e r ew a sn od i f f e r e n c eo fa m h g a i1 p r o t e i ni nt r a n s g e n i cc a l l u sw i t hg at r e a t m e n ta n d d e l l a p r o t e i ni n o r i n c a l l u sw a sd i s a p p e a r e da f t e rg a t r e a t m e n t 4 t r a n s g e n i ct o m a t o e so v e r e x p r e s s i n ga m h g a hs h o w e dd w a r f i s mc h a r a c t e r i z e db y s h o r t e di n t e m o d el e n g t h si ns t e ma n db r a n c hs h o o t ，r e d u c e ds i z e si nl e a v e s ，f l o w e r s ，f r u i t s a n ds e e d s ，a sw e l la sd e c l i n e ds p o n t a n e o u sf r u i t - s e ta n dp a r t h e n o c a r p y t h ec o n t e n t so f 苹果m h g a h 、m d m i r l 5 6 和m d m i r l 7 2 基因的功能鉴定 s o l u b l es o l i d s ，m a l i ca c i d ，t a r t a r i ca c i da n ds o l u b l es u g a ri nf r u i t sa r eh i g h e ri nt r a n s g e n i c l i n e st h a nt h ec o n t r 0 1 5 t r a n s g e n i ct o m a t o e sw e r eu s e da sr o o t s t o c k s r t - p c rd e t e c t e da m h g a ht r a n s c r i p t i nw ts c i o n sg r a f t e do n t ot r a n s g e n i cr o o t s t o c k s ，s u g g e s t i n gt h et r a n s c r i p t sm o v e df r o m r o o t s t o c kt os c i o nt h r o u g hg r a f tu n i o n t h ea d u n d a n c yo fa m h g a ht r a n s c r i p ti ns c i o n g r a d u a l l yd e c l i n e d 诵t l lt h es c i o ng r o w t h i na d d i t i o i n ，g a i n s e n s i t i v ea m h g a i 1p r o t e i nw a s d e t e c t e di ns i c o nb yw e s t e r nb l o t t i n g ，i n d i c a t i n gt h a ta m h g a ht r a n s c r i p t sf r o mr o o t s t o c k w e r et r a n s l a t e di n t op r o t e i ni ns c i o n a sar e s u l t ，w ts c i o n sr a i s e do nt r a n s g e n i cr o o t s t o c k s e x h i b i t e dr e d u c e dp l a n ts t a t u r ea n di n t e m o d el e n g t h t h ei n t e m o d el e n g t hw a sn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hi t sd i s t a n c et og r a f tu n i o n d e s p i t et h en o t i c e a b l ea c c u m u l a t i o ni nl e a fa n d s t e m ，彳 扬g 4 仃t r a n s c r i p t sw e r eu n d e t e c t a b l ei nf l o w e ra n df r u i ti nt h ew ts c i o ng r a f t e d o n t ot r a n s g e n i cr o o t s t o c k t h t h e r e f o r e ，t r a n s g e n i cr o o t s t o c k se x e r t e dl i m i t e di n f l u e n c eo n f r u i tq u a l i t yi ns c i o n 6 t w om i r i7 2g e n e s ，i e m d - m i r l7 2 a ba n dm d - m i r l7 2 ea n dt h e i rt a r g e tg e n e m d a p 2w e r ei s o l a t e df r o ma p p l e c o - 蛐e c t i o n si nt o b a c c ol e a v e ss h o w e dt h a tm d m i r l7 2 e i n h i b i t e dm d a p 2 e x p r e s s i o n a n dr e d u c e dt h ea b u n d a n c eo fm d a p 2 p r o t e i n p 3 5 s ：m d - m i r l7 2 e w a sc o n s t r u c t e da n dt r a n s f o r m e di n t o a r a b i d o p s i s m d - m i r l 7 2 e t r a n s c r i p t sa n dm d m i r l7 2 ea c c u m u l a t e di nt r a n s g e n i cp l a n t s m i r l7 2t a r g e tg e n e sa t t o e l ， a t t o e 3a n da t s m zw e r ed o w n r e g u l a t e d ，w h i l ea t a p 2n o t t h et r a n s g e n i cp l a n t se x h i b i t e d e a r l yf l o w e r i n g ，l o s s o ff l o r a l o r g a ni d e n t i t ya n d s e v e r ef l o r a ld e f e c t s d u r i n g f l o w e r d e v e l o p m e n t 7 m d - m i r l 5 6 hg e n ea n di t st a r g e tc d n a f r a g m e n t ss u c ha sm d s p l 6 ，m d s p l 9a n d m d s p l l2w e r ei s o l a t e df r o ma p p l e p 3 5 s ：m d - m i r l 5 6 hw a sc o n s t r u c t e da n dt r a n s f o r m e d i n t oa r a b i d o p s i s i tw a sf o u n dt h a tm d - m i r l 5 6 ht r a n s c r i p t sa n dm a t u r em d o m i r l5 6 h a c c u m u l a t i o ni n c r e a s e d ，w h i l ei t s t a r g e tg e n e s a t s p l 9a n da t s p l l 5 t r a n s c r i p t s d o w n r e g u l a t e di nt r a n s g e n i cp l a n t s a sar e s u l t ，t r a n s g e n i cp l a n t se x h i b i t e de x t e n d e dl e n g t h o f j u v e n i l ep h a s e ，i n c r e a s e dn u m b e ro fl e a v e s ，s h o r ts i l i q u e sa n dp a r t i a la b o r t i o no fs e e d s k e y w o r d s ：a p p l e ；d e l l ap r o t e i n ；m h g a h ；d w a r f ；m i c r o r n a s ；m d m i r l 5 6 ； m d m i r l7 2 ；j u v e n i l ep h a s e 4 山东农业大学博士学位论文 第一章前言 1 1 赤霉素信号转导途径中d e l l a 蛋白的研究进展 赤霉素( g i b b e r e l l i n s 或g i b b e r e l l i ca c i d ，o a ) 是一类双萜化合物，多存在于植物 生长旺盛部分，如嫩叶、茎尖、根尖、幼果、未成熟和萌发的种子，在植物整个生长发 育过程中起着重要的调控作用。 1 1 1 赤霉素的发现和合成 1 8 9 8 年，日本人正太郎口述了水稻恶苗病( f o o l i s hs e e d l i n g ) 病症：苗细而高，叶 片窄长，薄而失绿，根生长和分蘖能力弱，易倒伏。1 9 2 6 年，日本人黑泽英一用一种 寄生性真菌- 赤霉菌( f u s a r i u mm o n i l i f o r m e = g i b b e r e l l a f u 3 7 i k u r o i ) 处理水稻幼苗，诱导出 水稻恶苗病。他认为水稻苗患恶苗病是由赤霉菌分泌的一种物质引起的。1 9 3 8 年，日 本科学家田贞次郎和住木首次从这种真菌中分离出纯的结晶。1 9 5 6 年，w e s t 和p h i r m e y 也从菜豆等植物中提出一种赤霉素。到2 0 0 3 年，人们已在植物，真菌和细菌中分离出 1 2 6 种赤霉素，按发现的先后顺序，它们被命名为g a l 、g a 2 、g a 3 g a l 2 6 ，它们的 分子结构差异很小，但生物活性差异很大，其中g a 3 生物活性最强。 在高等植物体内，g a 合成的前体是糍牛几糖牛儿基焦磷酸( g g p p ) ，根据反应类 型和酶的种类，g a 的整个生物合成过程分为三步：( 1 ) 原生质体内，内根贝壳杉烯 ( e n t k a u r e n e ) 的合成；( 2 ) 在内质网上，内根贝壳杉烯( e n t k a u r e n e ) 转化成g a i n ， 由内质网膜上的p 4 5 0 单加氧酶催化完成：( 3 ) 在细胞质内，c 2 0 g a s 和c t 9 - g a s 的生 成( h e d d e n ，2 0 0 0 ) 。 1 1 2 赤霉素在植物生长发育中的作用 赤霉素是植物体内一类具有广泛生理功能的植物激素，参与调控种子萌发、茎的伸 长、叶片展开、表皮毛发育、花粉成熟、营养生长到生殖生长的转变、花和果实发育等 多个植物生长发育过程( o l s z e w s k i ，2 0 0 2 ；r i c h a r d s ，2 0 0 1 ) 。 g a 的一个重要的功能就是促进植物的营养生长，包括茎和根的伸长、叶片的伸展。 g a 缺陷型突变体通常表现为植株矮化、叶片变小、叶色加深( c o l e se ta 1 ，1 9 9 9 ) 。g a 过量代谢同样能导致植株矮化，在拟南芥、水稻和杨树中过量表达促进g a 分解代谢的 酶g a 2 氧化酶造成植株节间长度缩短和株高降低( s c h o m b u r ge ta 1 ，2 0 0 3 ；s a k a m o t oe t 苹果m h g a h 、m d m i r l 5 6 和m 姗，刀基因的功能鉴定 a 1 ，2 0 0 3 ；b u s o ve ta 1 ，2 0 0 3 ) 。与野生型拟南芥相比，g a 缺失突变体g a l 3 的根短、茎 生叶片短而深绿( t a l o nc ta 1 ，1 9 9 0 ；f ua n dh a r b e r d ，2 0 0 3 ) 。g a 缺陷型突变体种子的萌 发需要添加外源活性g a ( g r o o ta n dk a r s s e n ，19 8 7 ；l o v e g r o v ea n dh o o l e y , 2 0 0 0 ) 。g a 能 打破木本植物芽的休眠，并诱导长日照植物开花( h a n s e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。k n o x ( k n o t r e d l 1 i k eh o m e o b o x ) 转录因子能抑制g a 合成基因g a 2 0 0 x 的表达，从而影 响叶片的生长发育。土豆中k n o x 基因的过量表达使内源g a 合成量降低，导致土豆 叶片小而卷曲( r o s i ne ta 1 ，2 0 0 3 ) 。拟南芥、番茄和烟草中k n o x 基因的过量表达下调 g a 2 0 0 x 基因表达，削弱了g a 合成能力， s a k a m o t oe ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 促进了圆裂叶片的形成( h a ye ta 1 ，2 0 0 2 ； g a 还调控着植物花和果实的生长发育。与野生型相比，g a 缺失突变体g a l 一3 长 日照下开花晚；g a l 一3 突变体表现出花瓣和雄蕊发育的不对称性和雄性不育；g a l 一3 突 变体种子不能萌发( t a l o ne ta 1 ，1 9 9 0 ；f ua n dh a r b e r d ，2 0 0 3 ) 。外施g a 可诱导多个农作 物单性结实的形