农业生物技术学报

作者：冯佳佳, 孙丹丹, 王倩, 高梦烛, 张昊, 王凤茹, 董金皋

单位：河北农业大学 生命科学学院/河北省植物生理与分子病理学重点实验室，保定 071001

关键词：PH-START1,种子发育,基因功能,基因表达,拟南芥,

种子发育直接关系到作物的产量和品质，虽然文献已报道了多个可调控种子发育的基因，但种子发育的分子机制还未建成完整的调控网络。为鉴定调控种子发育的主效基因、完善种子发育调控网络，本研究在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中筛选到可调控种子发育的基因PH-START1 (pleckstrin homolgy-the lipid/sterol-binding StAR-related lipid transfer protein domains 1)，在拟南芥中过表达PH-START1可使结实率降低61.7%、籽粒重下降80%，说明PH-START1是调控种子发育的主效基因。本研究创制了PH-START1的功能获得和缺失的转基因拟南芥植株，通过对转基因植株角果发育及结实率、千粒重分析，确定了其在调控种子发育中的功能；通过解剖镜下对种子胚和胚乳发育的观察，明确目的基因调控种子发育的具体过程；通过对目的基因的表达量和组织定位分析，明确其表达模式。结果发现，野生型种子排列整齐紧密，果荚饱满；PH-START1的T-DNA插入突变体PH-START1的种子排列整齐，占据着角果的整个内部空间，单个角果可结55粒种子，结实率为对照的117%；但过表达PH-START1转基因拟南芥OE-1的种子排列稀疏散乱，其单个角果只有18粒种子，结实率仅为对照的38.30%。进一步分析发现，PH-START1还影响种子的结构，过表达PH-START1后的种子胚乳细胞明显减少，糊粉层细胞排列散乱，胚发育受阻。对PH-START1的表达模式分析表明，PH-START1在种子中表达量最多，在花的雌蕊中，随着发育时间的延长主要分布在花柱的基部和顶部；在雄蕊中，随着发育时间的延长花丝和花药中的表达量增加，最后主要集中在花药的花粉粒中表达。本研究鉴定到调控种子发育的主效基因PH-START1，明确了其影响种子发育的具体过程及其表达模式，为完善种子发育调控分子网络和为现代分子育种提供了理论依据。

来源：2019年第1期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

查看农业生物技术学报杂志2019年第1期