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陆地棉钾转运体基因GhHAK5启动子的克隆与功能分析

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KUP/HAK/KT钾转运体基因的转录调控是植物响应低钾胁迫的一项重要机制.克隆和分析棉花钾转运体基因的启动子,不仅有助于了解其表达模式及调控机制,对于改良棉花的钾吸收特性也具有重要意义.陆地棉钾转运体基因GhHAK5是一个在根中特异性高表达的基因,其表达受低钾胁迫诱导,目前关于该基因启动子的功能还不清楚.本研究以陆地棉品种百棉1号为材料,通过PCR方法对GhHAK5上游2000 bp启动子片段(pGhHAK5)进行克隆,并通过转化拟南芥、GUS组织定位和低钾诱导表达特性分析来研究其功能.结果表明,pGhHAK5除具有TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外,还含有多个响应于光、逆境胁迫、植物激素和生物钟等的顺式作用元件.pGhHAK5与雷蒙德氏棉pGrHAK5在重要调控元件的数量和位置分布上具有较高的一致性,均具有5个参与根特异性表达调控的元件(ATAAAAT)和1个参与低钾条件下转录调控的ARF转录因子结合位点(TGTCNN).GUS组织化学染色结果显示,转基因拟南芥幼苗的叶脉和胚轴维管束组织染色较深,根系染色较浅;成熟期转基因拟南芥植株的根、叶脉和花萼维管束组织染色较深,茎和荚皮染色较浅,表明pGhHAK5驱动的GUS主要在拟南芥成熟的根和地上部维管束组织中表达.进一步低钾诱导表达特性分析表明,PGhHAK5驱动的GUS在拟南芥幼苗幼嫩根中的表达很弱,且其表达不受低钾胁迫诱导而增强,表明PGhHAK5可能是一个主要在成熟根中具有功能的低钾诱导型启动子.转录组分析和荧光定量PCR结果表明,GhHAK5主要在成熟的根中表达,且其表达受发育时期的影响,该结果与pGhHAK5驱动的GUS在拟南芥根中的表达结果一致.本研究结果有助于深入了解GhHAK5表达调控的分子机制,并为棉花钾吸收效率的提高及钾高效棉花品种的培育提供理论依据.
Cloning and functional analysis of promoter of potassium transporter gene GhHAK5 in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)

晁毛妮、胡海燕、王润豪、陈煜、付丽娜、刘庆庆、王清连

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河南科技学院/现代生物育种河南省协同创新中心, 河南新乡 453003

山东棉花研究中心, 山东济南 250100

启动子 维管束组织 钾转运体 低钾 陆地棉

国家自然科学基金河南省博士后科学基金%%%%

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2020

作物学报
中国作物学会　中国农业科学院作物科学研究所

作物学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.803
ISSN：0496-3490
年,卷(期)：2020.46(1)
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