论文部分内容阅读
茎瘤芥是中国特有的一种茎食用作物,以其膨大茎作为原材料制作而成的榨菜口感极佳,与德国的甜酸甘蓝、欧洲酱黄瓜并称世界三大名腌菜。榨菜的营养丰富,其蛋白质、糖以及钙磷含量都远远超过同属的甘蓝。因此,茎瘤芥极具食用和经济价值。然而,茎瘤芥对生长地域、播种时间等条件有严格依赖性,这严重的制约了榨菜的经济产量,尤其是培育过程中出现的瘤茎空心现象更是导致大范围减产。本实验通过茎瘤芥茎膨大前后转录组比对筛选得到了13个可能参与调节茎瘤芥茎膨大过程的基因,这13个基因当中功能研究最为明确的基因是PKS1基因。PKS1基因是植物PHYA信号途径中的重要作用元件,通过反馈作用调节PHYA信号途径中的PHYA基因的表达从而发挥调节植物的生长状态的作用。因此,本研究选择茎瘤芥PKS1基因和PHYA基因,对其进行全长克隆、表达分析及功能鉴定,结果如下：1.本研究使用RACE方法首次从茎瘤芥中克隆得到了PHYA基因和PKS1基因的cNDA全长序列,并将测序结果上传至Genebank数据库中；2.用生物信息学方法分析克隆得到的全长cDNA序列,结果显示这两个基因在拟南芥中都存在同源基因,且碱基序列和氨基酸序列的同源性都非常高；然而,基因进化关系显示茎瘤芥PKS1基因与拟南芥PKS1基因完全分属于不同的进化分支；3.运用RT-PCR技术对这两个基因在茎瘤芥茎膨大不同时期在茎瘤芥体内的表达量进行了初步分析,结果显示茎膨大时期的茎瘤芥体内PKS1的表达量较膨大前期高,而PHYA的表达量则较低,这一结果与本实验室前人在转录组比对实验中取得的结果相一致,茎瘤芥茎膨大前后这两个基因的表达量都有较大差异,推测这两个基因可能参与调控茎膨大过程；4.分别对克隆得到的两个基因的全长序列构建植物超表达载体,并且通过农杆菌感染法转移到植物体内。研究结果显示,PHYA超表达的茎瘤芥形态与同期对照相比,超表达的茎瘤芥株高矮化且多分枝、花期提前、叶片狭小且色泽浓绿、叶片着生密度大等,这一系列的形态变化证明茎瘤芥PHYA基因与其他物种的PHYA基因一样有着调控这些性状的功能。值得注意的是PHYA超表达的茎瘤芥其茎膨大过程的发生要晚于同期对照的野生型茎瘤芥。相似的实验验证了茎瘤芥PKSl基因与其他物种的PKSl基因相似,都有着通过PHYA信号路径参与调控植物矮化、色素沉积以及分蘖的功能。上述结果表明,在芸薹属植物茎瘤芥体内存在着拟南芥PHYA和PKSl基因的同源基因,且在植物体内发挥着相似的作用,然而这两个基因在茎瘤芥茎膨大过程中的差异表达,表明这两个基因至少是这一特殊过程的重要参与者。