基本信息
- 项目名称：
- 银杏CONSTANS基因的克隆与序列分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 银杏具有重要的经济价值，但由于银杏童期非常长，给优良品种的育种带来了严重的障碍，使得银杏许多经济效益和社会价值受到很大程度的限制。本项目通过克隆银杏促进开花基因CO，并构建该基因的植物表达载体，对于研究银杏CO基因调控开花的分子机理具有重要的意义，也为今后利用遗传工程技术缩短银杏童期的分子育种提供技术支撑和重要的基因资源。
- 详细介绍：
- 自2008年暑假，项目组研究队伍参与了长江大学银杏课题组的相关分子生物学课题为期两个月的研究训练，已经具有较为扎实的分子生物学的理论基础和实验技能，项目组成员中有从事生理生化方面的成员，也有生物技术专业的成员，具备良好的分子生物学和植物基因工程等方面的理论和试验基础，都接受过相关系统的实验室试验技能训练，具备完成该项目申请任务的能力。 本项目是在指导教师已有的研究经历的基础上提出的，项目组成员共同参与了前期的部分研究。本项目的前期研究已开展了银杏黄酮合成银杏中黄酮合成相关基因如CHS、PAL、ANS等全长已经克隆，并已构建这些基因的植物表达载体进行了遗传转化，已获得了转银杏黄酮基因的拟南芥转基因植株。同时本项目组前期也已克隆了国槐的PAL基因并获得含有PAL基因反义表达载体的拟南芥植株，这些为本项目克隆促进银杏开花的转录因子CO基因提供了材料和技术的积累。 近年来CO基因的克隆与功能分析主要集中在拟南芥等几种模式植物上，对于多年生植物中CO基因的克隆与研究鲜有报道，目前并不清楚CO基因在多年生植物上的功能。银杏是典型的童期特别长的木本植物，本研究旨在克隆银杏CO基因，研究该基因在银杏不同发育阶段、不同器官中的表达模式，同时构建银杏CO基因的植物表达载体，为利用转基因技术研究银杏CO基因的功能奠定基础。本项目的开展对于了解银杏开花的分子机理具有重要的意义，为今后利用遗传工程技术缩短银杏童期的分子育种提供技术支撑和重要的基因资源。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文利用简并引物克隆得到银杏开花过程中的CONSTANS基因，并对该基因序列及相应的蛋白质序列进行了生物信息学分析，以期为利用转基因技术来培育童期短的银杏提供基因资源，为进一步了解银杏开花的分子调控机理奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 目前关于CONSTANS基因功能及其调控机理相关的研究还不够透彻，并且多集中于模式植物，本文首次从银杏中克隆得到CONSTANS基因cDNA片段，为通过转基因技术研究CONSTANS基因在开花调控中的功能奠定基础。本作品第一次在银杏上报道开花基因的克隆与序列分析，在银杏分子生物学领域具有创新性。
应用价值和现实意义
- 本文的研究内容不仅在理论上对于了解银杏开花的分子机理具有重要的意义，在实践中为今后利用遗传工程技术缩短银杏童期的分子育种提供技术支撑和重要的基因资源。
学术论文摘要
- 本研究利用一对简并引物，从银杏中克隆得到CONSTANS基因的cDNA片段，命名为GbCO。GbCO长855bp，编码285个氨基酸。核苷酸和蛋白质序列多重比较结果显示，GbCO与其它植物的CO基因的核苷酸与蛋白质序列均高度同源。GbCO编码的蛋白质与挪威云杉，海岸松和长白松的CO氨基酸相似性分别为60%，53%和52%。CO系统进化树显示，GbCO与其它裸子植物亲缘关系较近。本研究通过克隆GbCO基因，可为利用转基因技术缩短银杏童期提供基因资源，也为进一步了解银杏开花的分子调控机理奠定基础。
获奖情况
- 论文《银杏CONSTANS基因的克隆与序列分析》发表在《湖北农业科学》杂志2010年第49卷第12期，2945-2948页。
鉴定结果
- 本作品发表的期刊为中文核心期刊
参考文献
- [1] HAYAMA R, YOKOI S, TAMAKI S, et al. Adaptation of photoperiodic control pathways produces short-day flowering in rice2003. [2] MARTÍNEZ-GARCÍA J F, VIRGÓS-SOLER A, et al. Control of photoperiod-regulated tuberization in potato by the Arabidopsis flowering-time gene CONSTANS2002. [3] PUTTERILL J, ROBSON F, Lee K, et al. The CONSTANS Gene of Arabidopsis Promotes flowering and encodes a protein showing similarities to zinc finger transcription Factors1995. [4] 赵志琴, 安丽君, 李芳等. 草莓CO基因克隆与表达分析2010. [5] 沙爱华, 蔡淑平, 张晓娟等. 大豆开花基因GmCO和GmFT的克隆及表达2006. [6] 叶雪凌, 刘志勇, 王孝宣等. 番茄CONSTANS类似基因的克隆与表达分析2008. [7] 王小利, 刘晓霞,杨义成等. 高羊茅光周期调控基因CONSTANS的克隆与分析2010. [8] 蔡荣, 许锋, 陈柳吉等. 银杏不同组织的总RNA提取方法的改进2007. [9] KUMAR S, TAMURA K, NEI M. MEGA3: Integrated software for molecular evolutionary genetics analysis and sequence alignment2004. [10] HAYAMA R, COUPLAND G. The molecular basis of diversity in the photoperiodic flowering responses of Arabidopsis and rice 2004.
同类课题研究水平概述
- 银杏具有重要的经济价值，但由于银杏童期非常长，给优良品种的育种带来了严重的障碍，使得银杏许多经济效益和社会价值受到很大程度的限制。近年来通过基因工程手段对木本植物开花相关基因的遗传改造，在缩短木本植物的童期研究中已取得了一定的成效。随着开花基因的大量克隆、分离和功能研究，育种学家逐渐认为利用控制开花途径的关键基因，通过转基因等遗传改良手段可以缩短植株童期生长，促进植物开花结果。因此有理由相信开展银杏开花发育相关基因的研究，将会为利用基因工程技术大幅度缩短银杏童期奠定良好的基础。 近年来CO基因的克隆与功能分析主要集中在拟南芥等几种模式植物上，对于多年生植物中CO基因的克隆与研究鲜有报道，尤其在有关银杏开花基因上国内外未见报道，目前尚不清楚CO基因在银杏体内的功能。本作品以植物促进开花调控的分子机理出发点，首次在银杏上克隆促进开花的基因CONSTANS（GbCO），并对其序列特征进行了详细的分析，结果显示GbCO的核酸与蛋白质序列与其他植物的CONSTANS具有高度的同源性，系统进化树分析结果表明银杏GbCO基因与其它裸子植物亲缘关系更近。 该作品选题前沿，研究目标明确，技术路线合理，从银杏中克隆到第一个调控开花途径的基因，所获研究成果整体达到同类研究的国际先进水平。
