桑树脱落酸生物合成相关基因的鉴定及转录表达分析

【目的】9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）、醛氧化酶（AAO）和玉米黄质环氧化酶（ZEP）在脱落酸（abscisic acid，ABA）间接途径合成中发挥主要调节作用，它们是ABA合成相关基因。以桑树栽培品种嘉陵40号（Morus atropurpurea Roxb.）果实为材料，测定其发育过程中ABA的含量，分析桑椹成熟过程中ABA合成相关基因的转录表达、ABA及其合成抑制剂对果实发育的影响，为研究ABA在桑椹成熟和衰老过程中的作用机制提供基础数据。【方法】根据从单倍体川桑（Morus notabilis Schneid.）基因组数据库（http://morus.swu. edu.cn/morusdb）下载的ABA合成相关基因序列，对其DNA及推导的氨基酸序列进行分析。使用RNAiso Plus（TaKaRa）提取总RNA。以cDNA为模板，利用real-time PCR方法检测不同时期和不同处理桑椹中ABA合成相关基因的转录表达差异。利用高效液相色谱法，测定桑椹发育过程中的ABA含量。【结果】在川桑基因组数据库筛选鉴定到6个ABA合成相关基因：1个MnAAO、2个MnZEP和3个MnNCED。MnNCED1-3氨基酸序列高度保守，聚类分析表明它们与双子叶果树NCEDs序列同源性较高，与单子叶植物同源性较低；转录分析表明它们在叶中转录水平相对高于其他组织，在根中最低。其中MnNCED2和MnNCED3在根、皮、冬芽、雄花、叶中的转录水平较高。随着果实的发育，ABA含量在转色期开始逐渐上升。外源ABA处理后，桑椹脱落率升高，而氟啶酮（fluridone）可以抑制桑椹的脱落。MnNCED1-3在果实发育中后期的转录水平较高，与ABA含量的升高相一致，而MnAAO和MnZEP1-2在中后期下调。离体桑椹经ABA处理后，MnNCED1、MnAAO和MnZEP1的转录水平直到第4天才出现上调，MnNCED3在第3天和第4天被上调，MnZEP2一直上调；氟啶酮处理后MnNCED1和MnZEP2的转录表达量只在第1天和第3天被下调，MnAAO和MnZEP1只在第4天升高，MnZEP1只在处理后第1天被下调，MnNCED2在ABA和氟啶酮处理后均被下调。【结论】从桑树中获得了6个ABA合成相关基因MnAAO、MnZEP1-MnZEP2和NCED1-NcED3，MnNCEDs在果实发育中后期的转录表达相对较高，并与ABA的含量变化相一致，可能对ABA的合成起主要调控作用，外源ABA处理能够促进桑椹的成熟和脱落，氟啶酮处理能够抑制桑椹的成熟和脱落。