陆地棉GhrbcMT基因克隆、表达与功能初步分析

植物的rbcMT基因编码核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基N-甲基转移酶(ribulose1,5 bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunitε-N-methyltransferase, rbcMT),可能催化双功能酶核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基14位赖氨酸的ε-氨基的甲基化过程,目前在豌豆、小麦、烟草等中被鉴定出,可能参与调控植物生长发育,但有关GhrbcMT基因生物学功能研究尚未报道。该研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)为材料,提取叶片总RNA,反转录合成cDNA,利用PCR技术克隆棉花核酮糖1,5-二磷酸加氧酶/羧化酶大亚基甲基转移酶基因(GhrbcMT)全长cDNA,对该基因进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)对GhrbcMT基因进行组织特异性表达分析,并用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术降低GhrbcMT在植株中的表达水平,同时用乙醇浸泡法提取野生型与GhrbcMT干涉株系的叶片叶绿素进行含量分析。结果显示, GhrbcMT蛋白质序列存在多个潜在磷酸化与糖基化位点, Loop结构占56.94%,构象灵活。GhrbcMT基因在棉花叶片中特异性表达, GhrbcMT干涉株系的GhrbcMT表达水平显著降低,棉花出现明显的生长缓慢、节间距缩短、植株矮小、花药败育等表型, GhrbcMT基因表达水平的降低对棉花植株的营养生长和育性具有显著影响。该研究通过对1,5-二磷酸核酮糖加氧酶/羧化酶大亚基甲基转移酶功能初步探究,为进一步探究植株生长发育和育性调控机理提供参考。