CcARF基因在山核桃嫁接过程中的功能分析

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山核桃(Carya cathayensis Sarg.)为胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya Nutt.)的木本油料树种,作为浙西北的特色干果,经济价值很高,是山区农民脱贫致富的经济支柱之一。但是山核桃存在童期长,树体高大,不易采收,良种化以及园艺化栽培困难等问题,构成了山核桃产业发展的一个巨大瓶颈。植物嫁接作为植物无性繁殖中的一项重要园艺栽培技术,是解决山核桃良种化和园艺化栽培的主要手段。随着嫁接技术的逐步发展,人们已经不单纯满足研究嫁接技术,开始探讨嫁接较深层次的问题,以便更好的指导嫁接。本文根据cDNA-AFLP技术获得的山核桃生长素响应因子(CcARF)基因片段克隆获得cDNA全长,同时进行同源性比较和系统树分析,并利用qRT-PCR,Western blott分析在嫁接过程中CcARF基因在转录和翻译水平的表达情况,并进行IAA氧化酶活性检测,探讨CcARF与激素之间的关系,完善山核桃嫁接过程中调控网络机制。主要研究结果如下:   ⑴利用改良的CTAB+Trizol,Trizol,RNAiso-mate for Plant Tissue试剂盒法提取嫁接样品总RNA,改良的CTAB+Trizol提取的总RNA质量高、完整性好、杂质少,适用于基因全长的克隆和qRT-PCR;   ⑵克隆得到的CcARF cDNA全长从起始密码子atg,到终止密码子taa共2337个碱基,编码778个氨基酸,CcARF与19种树种25个基因同源性比对,该基因与其他植物ARF基因同源性较高,保守区域集中在ARF蛋白的B3-DNA结合域(DBD)。系统进化树表明CcARF与蓖麻基因的亲缘关系最近,葡萄基因次之,与杨树的亲缘关系较远。   ⑶利用定量RT-PCR技术,对不同处理(空白对照,4mg/l IAA,和0.3μg/l NPA)在不同嫁接时期(0d,1d,3d,5d,7d,14d)山核桃CcAR基因的表达进行分析。结果表明:在对照中,山核桃CcARF基因的表达量从嫁接前到嫁接后1d急剧下降,在随后的2d里,该基因的表达量在接穗中上升明显,然后下降。在砧木中,嫁接1d后,该基因表达量急剧下降,在随后的6d里表达量上升明显。嫁接7d后,CcaRF基因的转录水平达到最高,然后下降。通过IAA处理山核桃CcARF基因的表达量从嫁接前到嫁接后3d急剧下降,在随后的11d里,该基因的表达量在接穗中上升明显,至14d达到最高。然而在砧木中,嫁接1d后,该基因表达量急剧下降,在随后的13d里表达量上升明显。通过NPA处理,山核桃CcARF基因的表达量无论在接穗还是在砧水中从嫁接前到嫁接后1d急剧下降,在随后的13d里,该基因的表达量在砧木中逐渐上升,至14d达到最高。但与对照相比,IAA处理的山核桃CcARF基因的表达量明显升高,而NPA处理的山核桃CcARF基因的表达量明显降低。   ⑷利用Western blot技术,对不同处理(空白对照,4mg/l IAA,和0.3μg/l NPA)在不同嫁接时期(0d,1d,3d,5d,7d,14d)山核桃CcARF蛋白的表达进行分析。结果表明:山核桃嫁接过程中,CcARF蛋白的表达量是不相同的。在对照组中,无论在砧木还是在接穗中,山核桃CcARF蛋白的表达量在嫁接整个过程中都比较低。用IAA处理,山核桃CcARF蛋白的表达量在嫁接整个过程中都比较高,尤其是在接穗中表达量更高。但用IAA抑制剂NPA处理,山核桃CcARF蛋白的表达在嫁接整个过程中明显受到抑制。   ⑸本研究测定了山核桃嫁接过程中IAA氧化酶的活性,结果表明:在对照中,在山核桃嫁接过程中,山核桃IAA氧化酶的活性总体呈现逐渐上升趋势。在接穗和砧木中从嫁接前至嫁接后14d分别上升了1.6倍和1.3倍。通过IAA处理,在嫁接早期接穗的IAA氧化酶的活性明显下降。通过NPA处理明显提高了IAA氧化酶的活性。
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