龙葵UNUSUAL FLORAL ORGANS类SnUFO2基因C端序列的保守性对花发育的影响

  目的  UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO)基因属于F-box基因家族,是重要的花器官特征基因。UFO基因N端能与Skp1类基因结合形成Skp1-Cullin1-F-box (SCF)复合体,参与泛素化过程并降解C端结合的靶蛋白。为了探究C端序列对龙葵Solanum nigrum花发育的影响,本研究克隆了一个C末端缺失的SnUFO2*基因并构建其表达载体转入龙葵植株中,观察转基因龙葵植株花器官变化,从而深入探讨UFO基因完整的C末端序列在龙葵花发育中的重要作用。  方法  利用生物信息学分析软件对SnUFO2*和全长的SnUFO2比较分析,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对SnUFO2*基因在野生型龙葵植株根、茎、叶、花苞中进行表达分析;通过超表达载体的构建、转基因植株表型的观察及石蜡切片技术验证SnUFO2基因的功能。  结果  SnUFO2*基因ORF长度为1302 bp,编码433个氨基酸,与龙葵中完整的SnUFO2基因相比,其C末端缺失了23个氨基酸。RT-qPCR结果显示:SnUFO2*基因在野生型植株的花苞中特异性表达。对转基因植株的表型观察发现:35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株的花瓣向萼片转化。石蜡切片分析发现:转基因龙葵植株雄蕊缺失,雌蕊处有不确定的分生组织产生。  结论  35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株花瓣、雄蕊和心皮发育异常。C端结构缺失可能降低了SnUFO2蛋白特异性识别靶蛋白的能力,说明该基因完整的C末端对龙葵花器官发育至关重要。图5表1参23     

龙葵SnAGAMOUS-Like47基因的克隆与功能分析

本研究采用转录组数据筛选获得一个AG类基因SnAGL47并进行生物信息学分析,采用RT-PCR分析其在不同部位的组织特异性表达,通过在龙葵中超表达SnAGL47分析其表型变化,使用分光光度计测定转基因植株萼片花青素含量。结果显示,SnAGL47基因的开放阅读框为681 bp,编码226个氨基酸,含有MADS结构域以及K-box结构域,C端具有两个AG-motif结构,属于AG类MADS-box家族基因;系统进化树分析显示,SnAGL47与番茄中的TOMATO AGAMOUS-Like 11(TAGL11)亲缘关系最近。RT-PCR分析表明,SnAGL47基因只在花的心皮组织中表达。形态学分析发现超表达SnAGL47植株的花萼明显增大;在果实成熟期,萼片出现类似成熟果实中的花青素积累而变为紫红色。研究表明,SnAGL47具有MADS以及K-box结构域,属于AG类MADS-box家族基因,过表达SnAGL47会导致萼片向心皮状器官的转变并产生花青素的积累,推测SnAGL47参与龙葵心皮的发育及果实的成熟过程。     

欧洲千里光CYCLOIDEA(CYC)类SvRAY1基因的克隆及功能分析

  目的  揭示菊科Asteraceae欧洲千里光Senecio vulgaris CYC2类RAY1基因过表达使舌状花发生不同程度变宽现象的机制,进一步探究其产生原因。  方法  克隆欧洲千里光SvRAY1基因,利用生物信息学、实时荧光定量PCR反应(qRT-PCR)、超表达载体构建、扫描电镜观察、转基因植株形态学观察与统计等方法与技术,进一步进行SvRAY1基因功能分析。  结果  qRT-PCR反应显示:SvRAY1基因主要在欧洲千里光舌状花及筒状花中表达,且生殖发育第S3和S4阶段舌状花中表达量最高;形态学观察表明转基因欧洲千里光SvRAY1超表达植株的舌状花比野生型长度较短、显著变宽。扫描电镜观察舌状花腹侧表皮细胞大小与形状,宽度显著变宽的株系中显示远轴端细胞排列紧密且细胞分裂旺盛,中轴端细胞形状由边缘弯曲变为平滑,细胞长度变短且分裂旺盛。  结论  欧洲千里光舌状花发育过程中,SvRAY1基因可能促进细胞横向分裂,进而舌状花细胞形态和排列发生不同程度的变化引起舌状花变宽。图6表2参28     

欧洲千里光SvAPETALA1基因的克隆及功能分析

  目的  花器官发育是影响花观赏价值的重要因素,AP1类基因调控植物花器官的形成。研究菊科Asteraceae欧洲千里光Senecio vulgaris的SvAP1基因在花器官形成中的重要作用,旨在探究菊科复杂花序结构产生的调控机制。  方法  以欧洲千里光为材料克隆获得了SvAP1基因,通过多序列比对、构建系统进化树、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)反应、构建超表达载体、组织学染色观察等方法与技术,对SvAP1基因进行功能预测与分析。  结果  SvAP1基因开放阅读框长度为705 bp,编码234个氨基酸。多序列比对与系统进化分析显示:SvAP1基因属于MADS-box基因AP1类亚家族,C末端具有paleoAP1保守基序(motif)。欧洲千里光组织特异性表达分析表明:SvAP1基因在营养器官和花序中都有表达。转基因龙葵Solanum nigrum的形态学观察和石蜡切片技术分析显示:与野生型龙葵相比,转基因龙葵雌蕊发育异常,表现为子房膨大且雌蕊状组织增多。  结论  欧洲千里光SvAP1基因在龙葵中的超表达影响雌蕊发育,与ABC模型中A类基因超表达对植物花器官发育造成的影响存在差异,即转基因龙葵雄蕊无明显变化且雌蕊未转变为萼片状或叶片状器官。这可能与欧洲千里光花器官调节机制和花序结构的复杂性有关。由此可知,欧洲千里光SvAP1基因可能作为花器官特征基因在花器官形成中具有重要作用。图6表1参35