玉米茉莉酸信号受体基因家族ZmCOIs功能研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:littlewolfwolfwolf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
茉莉酸是植物体中具有广泛生理功能的植物激素,由于其在植物生长生殖发育和抗逆性中的重要作用,一直是植物激素研究的热点。冠菌素不敏感蛋白1(coronatine insensitive 1,COI1)是茉莉酸的信号受体。玉米是我国第一大作物,玉米的育种和生产直接影响着国民经济发展。茉莉酸在玉米抗病虫害调控中有着重要的作用。玉米也是研究性别决定的模式植物,在茉莉酸调控的花发育和性别决定研究中有着重要地位。目前关于玉米茉莉酸的信号受体基因ZmmCOIs研究报道较少,玉米ZmCOIs与茉莉酸对玉米性别决定调控关系依然未知。所以研究玉米ZmCOIs对于研究玉米生长、生殖发育及育种具有重要意义。本研究采用生物信息学方法对ZmCOIs基因及蛋白进行分析,并采用qPCR对ZmCOIs表达模式进行研究。将ZmCOIs分别转入拟南芥茉莉酸信号缺失突变体coi1-1中,研究ZmCOIs基因对coi1-1植株茉莉酸敏感性、育性、叶绿素含量、抗病性、抗虫性、受伤信号调控的恢复作用。根据4个ZmCOIs基因保守区域设计RNAi干扰片段,并构建植物表达载体将RNAi片段转入玉米中,降低玉米中ZmCOIs的表达以研究ZmCOIs与茉莉酸调控的玉米性别决定关系。最后采用化学遗传学方法使用乌苯美司(Bestatin)处理拟南芥茉莉酸合成突变体aos、茉莉酸信号缺失突变体coi1-1、玉米茉莉酸合成突变体opr7opr8、玉米雄穗雌性化(tasselseed)突变体ts2、Ts3,专一性激活这些突变体的COI1信号途径,分析ZmCOIs在玉米性别决定调控的关系。研究结果表明:(1)根据MAIZEGDB(2015-2017)数据库提供的信息,玉米中存在4个COI1基因,分别为ZmCOI1a(GRMZM2G125411)、ZmCOI1b(GRMZM2G151536)、ZmCOI1c(GRMZM2G353209)和ZmCOI2(GRMZM2G079112)。将玉米 ZmCOIs蛋白序列与拟南芥AtCOI1进行对比发现,它们都包含1个F-box区域和13个富异亮氨酸LRR区域,ZmCOI2上有两个与JA-Ile作用的关键氨基酸发生了变异很可能影响ZmCOI2功能。ZmCOI1a、ZmCOI1b、ZmCOI1c启动子区域上有较多的受茉莉酸和脱落酸诱导的元件。分子对接模拟发现冠菌素和JA-Ile无法与ZmCOI2的正常对接。(2)对来源于36个物种的COI1氨基酸序列进行了同源进化分析,结果表明单、双子叶植物的COI1各自形成一个聚类,说明单、双子叶植物的COI1相差很大,它们在单、双子叶植物的祖先分化时就随之发生分化。单子叶植物中的COI1分成两支,一支是COI1s,另一支是COI2,而双子叶植物中没有发现同源的COI2,这进一步说明COI2基因起源于COI1基因但已经发生较大变化,可能具有独特的功能。(3)在玉米不同部位中同种ZmCOIs的表达量基本相似,但是ZmCOI1a、ZmCODb的表达量远高于ZmCOI1c、ZmCOI2。在玉米中ZmCOIs受茉莉酸和脱落酸的诱导表达,这与在ZmCOIs启动子区域发现较多的受茉莉酸和脱落酸的诱导元件结果一致。(4)将ZmCOI1a、ZmCOI1b、ZmCOI1c、ZmCOI2分别转入拟南芥coi1-1突变体中,性状分析表明ZmCOI1a、ZmCOI1b、ZmCOI1c能恢复coi1-1的花药发育、对灰霉菌(Botrytis cinerea)和腐霉菌(Pythium aristosporum)的抗性、对甜菜夜蛾幼虫的抗性,也能提高coi-1叶片中叶绿素的含量及受伤反应的JA依赖基因的表达。但ZmCOI2无法恢复coi1-1的突变性状说明ZmCOI2不具备拟南芥COI1基因的功能。(5)本研究将用于干扰ZmCOIs的RNAi干扰片段转入玉米中,通过qPCR检测发现在ZmCOIs-RNAi株系中ZmCOIs表达都有不同程度的下降。ZmCOIs-RNAi株系中部分植株中一些花药出现畸形,并且对病虫抗性下降,但并没有发现这些株系出现雄穗雌性化性状。(6)本研究采用化学遗传学方法对拟南芥茉莉酸合成缺失突变体aos和茉莉酸信号功能缺突变体失coi1-1,玉米雄穗雌性化突变体opr7opr8、ts2、Ts3进行研究。采用专一性激活植物COI1信号并与茉莉酸化学结构和合成无关的氨肽酶抑制剂乌苯美司Bestatin处理这些突变体,激活突变体中COI1信号途径以研究其育性及性别决定变化。经过Bestatin处理的aos突变体恢复了育性,而coi1-1突变体并未恢复育性。Bestatin处理的opr7opr8、ts2、Ts3都出现了节间极度缩短等与茉莉酸处理相同的表型,说明Bestatin成功激活了以上玉米突变体的ZmCOIs信号途径。但opr7opr8、ts2、Ts3的雄穗雌性化性状都未能恢复。相关报道发现外施茉莉酸却可以使opr7opr8、ts2雄花雌化性状恢复,而采用Bestatin激活opr7opr8、ts2的ZmCOIs信号途径并未使其雄花雌化性状恢复,说明茉莉酸使玉米opr7opr8、ts2雌化雄穗恢复正常的作用可能有相同机制。Ts3突变体雄穗雌化的机制与茉莉酸及ZmCOIs调控无关。
其他文献
目的:干旱是影响作物品质和产量的主要非生物胁迫因素之一。植物在遭受到外界胁迫时会启动特异基因的表达,从而大量合成茉莉酸诱导蛋白。茉莉酸诱导蛋白在植物生长发育及生物和非生物胁迫抵御反应中具有重要作用。本研究拟从六倍体小黑麦中克隆茉莉酸诱导蛋白基因,并对其功能进行解析,以期为小黑麦抗旱育种提供候选基因,也为理解小黑麦应激干旱胁迫提供理论基础。方法:以干旱胁迫下小黑麦转录组测序数据为基础,利用RT-PC
本文阐述了"三违"行为对工业生产的危害,阐明了人为因素是各类重特大事故的"元凶"。结合企业安全生产现状,提出了多项反"三违"的有力措施,以达到从"要我安全"到"我要安全"的
本研究通过对两类学校(重点中学、普通中学)不同基础的3346名学生的数学成绩进行统计对比,对男女学生在数学学习中的差异性进行了检验,结果显示;1,男女生在数学学习中存在着差异,总
选择88例胆囊炎胆石症单纯胆囊切除术术前B超测定,术中直接测量胆总管φ0.9cm者,术后6-12月B超复测,结果,88例中,胆总管直径0.9cm±0.1cm者,82例,0.7cm者2例,1.1-1.4cm4例(其中1例为胆总管残留结石,1例为胆总管炎症),说明单纯胆囊切
政策性银行是在国家支持下创立、以国家信用为基础、不以盈利为目的、专为配合政府社会经济政策和意图而在特定业务领域内直接或问接从事为实现政策目标服务的金融机构.本文
发展会计电算化,有利于促进会计工作规范化,提高工作质量和工作效率,提高财会管理水平和经济效益,进而实现会计工作的现代化,更好地发挥会计的职能作用.
企业在现有的市场经济中运行,要生存、发展、壮大,必须走资本运营的途径,资本运营的几大方式:金融创新、企业上市、资本并购,各有特点、各有侧重,可共同构筑企业资本经营之路
本文通过对中国高等教育校办产业发展的介绍,分析了目前校办产业存在的一些普遍问题,并针对枝办产业的实际情况,提出了解决问题的对策,如建立现代企业制度、加强财务监督等.
2012年7月18日,海德堡技术资格认证证书颁发仪式在上海烟草包装印刷有限公司(以下简称上海烟印)的厂区里降重举办,来自上海烟印的28名通过海德堡技术资格认证严格考核的优秀机长
战略是投资人最为关切的问题,是否正确地把握了投资方向,关系到企业能否可持续发展,投资能否为企业带来丰厚利润。参观有着印刷风向标之称的德鲁巴展会对搭准印刷产业的发展脉搏