苹果SUPERMAN类蛋白家族的基因克隆与生物信息学分析

SUPERMAN 类基因是植物生长发育中的重要转录因子。为了揭示苹果 SUPERMAN 类蛋白家族的生理基因功能,本研究以富士苹果(Malus domestica Borkh.cv. Fuji)为试材,利用 RT-PCR 方法和锚定PCR 方法克隆了 MdLIFa(GenBank 登录号 HM370493)和启动子序列,利用特异引物 PCR 方法克隆了苹果基因组中其余 11 个 SUPERMAN 类基因。12 个基因命名为 MdLIFa/MdLIFb (GenBank 登录号:HQ260429)、MdSUP1a (HQ418477)/MdSUP1b (HQ418478)、MdSUP4 (HQ418475)/MdSUP12 (HQ418476)、MdSUP5a (HQ418469)/MdSUP13b (HQ418470)、MdSUP9a (HQ418473)/MdSUP9b (HQ418474) 和 MdSUP5b(HQ418471)/MdSUP13a(HQ418472),分别位于 11/3、1/1、4/12、5/13、9/ 未知和 5/13 号染色体,每对基因间的同源性均在86%以上。通过基因枪法轰击洋葱(Allium cepa)表皮细胞,基因瞬时表达证明 MdLIFa 定位于细胞核内。MdLIFa 基因启动子序列中含有多个参与花粉发育、根特异性表达、与光诱导和 Dof 单锌指基因家族作用的调控元件等。系统进化分析表明,MdLIFa/b、MdSUP9a/9b 和 MdSUP5a/13b、以及MdSUP1a/b、MdSUP5b/MdSUP13a和 MdSUP4/12 分别聚类为一组,参与植株的形态建成和花器官发育。苹果 12 个 SUPERMAN 类基因成对高度同源,具有生物学功能的多样性,为深入的基因鉴定和遗传转化提供有用信息。     

苹果异戊烯基转移酶基因家族(MdlPTs)的克隆与MdlPT5a功能分析

[目的]克隆苹果(Malus domestica Borkh.)异戊烯基转移酶(isopentenyltransferase,IPT)基因家族MdIPTs,分析MdIPT5a的生理功能,为深入研究MdIPTs在苹果细胞分裂素生物合成途径中的作用和基因的遗传转化提供理论依据.[方法]以‘富士’苹果为试材,利用RACE和苹果基因组信息克隆MdIPTs;利用洋葱表皮和拟南芥原生质体的瞬时表达研究MdIPT5a的亚细胞定位；通过农杆菌介导法遗传转化‘W38’烟草(Nicotiana tabacum cv.Wisconsin 38)过量表达MdIPT5a,RT-PCR鉴定转基因烟草.[结果]克隆了10个MdIPTs的cDNA 序列,其中7个编码细胞分裂素生物合成主要途径中的腺苷-IPTs,具有N端的保守结构域GxxGxGK[S,T]序列,分别位于苹果第13、16、3、11、13、16、6号染色体上,命名为MdIPT1a、MdIPT1b、MdIPT3a、MdIPT3b、MdIPT5a、MdIPT5b和MdIPT7a,均无内含子,编码284-370个氨基酸.MdIPT5a-GFP融合蛋白定位于细胞质中,但不定位于质体内.过量表达MdIPT5a的转基因烟草组培苗生根困难、叶片和不定芽增多.[结论]苹果中腺苷-异戊烯基转移酶基因具有成对高度同源现象,与苹果17条染色体起源于9条始祖染色体的同源起源学说相一致,MdIPT5a具有催化合成细胞分裂素的功能.     

苹果异戊烯基转移酶基因家族（MdIPTs）的克隆与MdIPT5a功能分析

 【目的】克隆苹果（Malus domestica Borkh.）异戊烯基转移酶（isopentenyltransferase，IPT）基因家族MdIPTs，分析MdIPT5a的生理功能，为深入研究MdIPTs在苹果细胞分裂素生物合成途径中的作用和基因的遗传转化提供理论依据。【方法】以‘富士’苹果为试材，利用RACE和苹果基因组信息克隆MdIPTs；利用洋葱表皮和拟南芥原生质体的瞬时表达研究MdIPT5a的亚细胞定位；通过农杆菌介导法遗传转化‘W38’烟草（Nicotiana tabacum cv. Wisconsin 38）过量表达MdIPT5a，RT-PCR鉴定转基因烟草。【结果】克隆了10个MdIPTs的cDNA序列，其中7个编码细胞分裂素生物合成主要途径中的腺苷-IPTs，具有N端的保守结构域GxxGxGK[S,T]序列，分别位于苹果第13、16、3、11、13、16、6号染色体上，命名为MdIPT1a、MdIPT1b、MdIPT3a、MdIPT3b、MdIPT5a、MdIPT5b和MdIPT7a，均无内含子，编码284—370个氨基酸。MdIPT5a-GFP融合蛋白定位于细胞质中，但不定位于质体内。过量表达MdIPT5a的转基因烟草组培苗生根困难、叶片和不定芽增多。【结论】苹果中腺苷-异戊烯基转移酶基因具有成对高度同源现象，与苹果17条染色体起源于9条始祖染色体的同源起源学说相一致，MdIPT5a具有催化合成细胞分裂素的功能。     

苹果MdRGL1a基因对烟草遗传转化研究

植物DELLA蛋白是赤霉素信号传导途径的反向调节因子,DELLA蛋白突变体导致植株矮化。苹果MdRGL1a是编码苹果DELLA蛋白家族的基因之一,为了研究该基因的生理功能,用从‘威赛克’苹果中克隆的MdRGL1a基因,分别构建GFP瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪法轰击洋葱表皮细胞,激光共聚焦显微镜下观察MdRGL1a基因的亚细胞定位。利用农杆菌EHA105介导的叶盘法转化烟草(Nicotianna tabacumL.),对转基因烟草进行PCR扩增和GUS染色法检测,观察转基因烟草的形态学性状,利用ELISA方法测定烟草的内源激素水平。结果表明,MdRGL1a-GFP融合蛋白定位在细胞核内。转MdRGL1a基因的烟草组培苗根短粗、根系小,田间生长表现为植株矮化,75%转基因烟草提早开花。50%以上转基因植株的內源生长素和细胞分裂素水平显著低于对照非转基因烟草,而內源ABA水平显著高于对照。过量表达MdRGL1a导致转基因烟草植株的矮化和花期改变与內源激素生长素、细胞分裂素水平降低和ABA水平提高相关。