小麦TaARF20基因克隆及表达分析

[目的]克隆TaARF20基因,并分析其表达特性,为解析小麦生长素响应因子(ARF)基因家族成员的调控机制提供理论依据.[方法]以普通小麦为材料,利用同源克隆技术获得TaARF20基因的cDNA全长序列,利用生物信息学软件分析其序列特征,并通过亚细胞定位试验明确TaARF20蛋白的作用部位.将TaARF20基因与表达载体Pcold-TF连接,转化大肠杆菌中进行原核表达.采用实时荧光定量PCR检测TaARF20基因在普通小麦不同组织及普通小麦和多子房小麦不同发育时期幼穗中的表达模式.[结果]TaARF20基因包含1个内含子和2个外显子,编码区(CDS)长度为1116 bp,编码371个氨基酸残基,蛋白分子量约40.38 kD,理论等电点(pI)为4.96,脂溶性系数为19.80,疏水性系数为0.985,不稳定系数为50.51,属于不稳定蛋白,定位在细胞核中,含有ARF家族蛋白的保守结构域和B3 DNA结合域,主要由α-螺旋(18.06％)、无规则卷曲(59.57％)和延伸连(22.10％)组成.启动子区含有激素响应、光响应和低温响应等多个顺式作用元件.TaARF20蛋白与二粒小麦ARF20的氨基酸序列相似性最高,亲缘关系也最近.TaARF20融合蛋白在原核系统中成功表达.TaARF20基因在小麦的根、叶、幼穗和籽粒中均有表达,但在幼穗中的相对表达量最高.对于长度为3和4 cm的幼穗来说,普通小麦TaARF20基因的相对表达量低于多子房小麦,但对于长度为5、6、8和9 cm的幼穗,普通小麦TaARF20基因的相对表达量高于多子房小麦.[结论]TaARF20基因在小麦穗生长发育中发挥重要调控作用,推测其是调控穗型、穗大小或穗粒数的关键基因.