大豆[Glycine max(Linn.)Merr.]有着丰富的营养价值和经济价值,是世界上非常重要的粮油饲兼用作物,近年来随着世界各国对大豆的产量需求越来越高,产需差距呈逐渐增大趋势,因此解决大豆的产量问题具有非常重要的意义。影响大豆产量的主要原因之一是大豆在生长发育期间养分供给受限,造成落花、落荚,从而不能有效形成果实,导致产量骤减。根部作为植物重要的营养器官,通过吸收土壤中水、无机盐和有机质等养分来保证植物的正常生长发育。大豆由于主根入土浅、侧根不发达的特性限制了大豆对于养分的吸收和利用的效率,因此本论文从大豆根系发育的角度进行研究可以为大豆高产育种提供理论和实践的依据。课题组在前期研究中鉴定到参与大豆侧根发育调控的GmIDL2a基因,并通过免疫共沉淀和酵母双杂交手段鉴定到GmI DL2a的互作蛋白GmHSL。GmHSL是一个类受体蛋白激酶,推断GmHSL作为受体蛋白与GmIDL2a共同参与大豆根系发育的调控,因此本论文针对GmHSL基因对其进行了生物信息学、表达模式和蛋白定位分析,并探索了基因的功能以及进行了筛选其下游互作蛋latent neural infection白的研究,获得如下结果。(1)通过生物信息学分析得知,GmHSL基因(Glyma.14G144300)CDS区长度为3099 bp,编码一种酸性、不稳定的亲水性蛋白;GmHSL蛋白具有催化结构域SPS1和S＿TKc;存在跨膜结构域和信号肽;预测GmHSL蛋白定位在细胞膜上;GmHSL基因启动子序列存在多个顺式作用元件,如光响应元件、生长素响应元件等;GmHSL和野生大豆(Glycine soja)Gs HSL亲缘关系最近,在进化树上和蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)Mt HSL等11个蛋白属于同一分支。(2selleck)通过RT-PCR分析了GmHSL的表达模式,结果显示,GmHSL基因在大豆根中高表达;大豆的根系发育和GmHSL的表达量受到IAA、NAA、ABA、Na Cl、PEG的影响,IAA和NAA抑制大豆根的发育,并且影响GmHSL基因的表达量;ABA促进大豆根系发育且GmHSL的表达量受到ABA的诱导;在盐胁迫和干旱胁迫下,大豆的主根和侧根的发育都受到抑制,GmHSL的表达量也因受到盐胁迫和干旱胁迫而下调。(3)通过构建融合表达载体p Super1300-GmHSL-GFP,利用农杆菌介导的瞬时转化烟草叶片的方法,对GmHSL蛋白的亚细胞定位进行分析。结果表明GmHSL定位在细胞膜上,是一个膜蛋白。(4)通过构建超表达载体p CAMBIA3301-GmHSL和基因敲除载体Cas9-GmHS L,利用农杆菌介导的大豆遗传转化获得了转基因T_2代植株。与野生型相比,超表达GmHSL大豆植株主根显著变长,侧根数量显著增加,基因敲除型植株主根长度变短,侧根数量减少,说明GmHSL基因促进大豆主根伸长和侧根发生,能够参与大豆根系发育的调控。(5)AZD2281分子量通过构建大豆根cDNA文库,利用膜体系酵母双杂交方法筛选GmHSL下游的互作蛋白,共筛选到85个候选阳性克隆。通过对候选蛋白进行测序和分析,发现这些蛋白共由43个基因编码,除去假定蛋白和未知功能蛋白,主要包括磷酸丙糖转运蛋白、蛋白质糖基转移酶、类转运蛋白、水通道蛋白、琥珀酸脱氢酶等,其中参与植物根系的生长发育的水通道蛋白分别由3个不同的基因编码,推测GmHSL通过和水通道蛋白的相互作用调控大豆根系的生长发育。