扩展蛋白基因RgEXPA1在地黄块根发育中的功能研究

为阐明地黄块根的发育机制，项目前期项目组通过抑制消减杂交的方法获得一个主要在膨大期块根内表达的扩展蛋白基因，并通过RACE技术克隆到了该基因的全长序列，命名为RgEXPA1。同源比对分析表明RgEXPA1与木质部发育相关的扩展蛋白基因有着较高的同源性，而地黄块根的膨大也主要是木质部发育，面积增加的结果。为求证RgEXPA1在地黄块根发育过程的功能，项目拟回到地黄内源系统，通过转基因实验（基因过表达和基因沉默技术）研究扩展蛋白RgEXPA1对栽培地黄和野生地黄的块根发生发育的影响，以鉴定RgEXPA1的功能。同时项目还将对RgEXPA1的时空表达特点进行分析，以便较全面的了解RgEXPA1的功能。项目的实施将有助于阐明地黄块根发育的分子机制，为今后地黄品种的改良提供理论依据。

地黄是一种常用大宗中药材，以块根入药，块根的发育不仅决定药材的产量也影响到药材的品质。项目前期课题组通过抑制消减杂交的方法获得一个主要在块根内表达的扩展蛋白基因-RgEXPA1并克隆到了基因的全长。为研究RgEXPA1 在地黄体内的功能，我们首先通过瞬时表达对脓杆菌介导的地黄遗传体系的影响因素进了研究，在此基础上成功建立了地黄遗传转化体系，获得了多个栽培地黄和野生地黄转基因株系，其中部分超表达RgEXPA1基因株系表现出生长快，生命力强等特征。此外，我们还根据地黄转录组测序的结果，鉴定到14个扩展蛋白家族基因，对这14个扩展蛋白基因在地黄不同组织和不同发育时期的表达特点进行了分析，除RgEXPA1外，发现一个新的α扩展蛋白基因和β 扩展蛋白基因在地黄块根呈组织特异性表达。项目不仅对扩展蛋白家族在地黄块根中的功能形成了初步研究结果，也为地黄其它功能基因的遗传转化研究奠定了基础，为今后地黄品质改良提供了有利条件。