草莓中细胞分裂素合成基因FvIPT和FvLOG的抗逆功能研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linjavac
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细胞分裂素在调控植物生长、发育和应答环境信号中发挥着重要的作用。目前,人们在模式植物拟南芥和水稻中相继克隆到调控细胞分裂素合成的关键基因异戊烯基转移酶基因(IPT)和赖氨酸脱羧酶基因(LOG),构建了细胞分裂素的合成途径的基本模型。草莓(Fragaria ananassa Duch),是一种含丰富营养物质且具重要经济价值的园艺作物之一,二倍体森林草毒(Fragaria vesca)基因组序列的发布为在基因组水平上鉴定与草莓优良农艺性状及抗逆相关的基因提供了重要资料。已在很多植物中有报道调控植物细胞分裂素合成的IPT和LOG基因在逆境胁迫中发挥着重要的作用,但目前在草莓中还没有相关的研究,所以对其在草莓中进行相关分子生物学研究,以揭示草莓中FvIPT和FvLOG基因的生物学功能和在抗逆性中的作用,具有重要意义。本研究利用生物信息学搜索鉴定出了草莓基因组中的FvJPT和FvLOG基因家族基因,利用进化树分析、外显子-内含子结构分析以及基本理化特征分析等生物信息学方法系统地分析和预测了草莓FvIPT和FvLOG基因家族可能的进化和功能;利用qRT-PCR技术研究了 FvIPT和FvLOG基因在草莓不同的器官和组织中的表达模式;以及在干旱、高温和高盐等非生物胁迫以及激素ABA处理条件下根和叶的表达分析。获得的主要结果如下:1.从GDR数据库下载草莓全基因组序列,通过本地BLAST共检索出7个FvIPT基因和9个FvLOG基因。将7个FvJPT基因命名为FvIPT1到FvIPT7。这7个基因集中分布在Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ染色体上,仅FvIPT6,FvIPT2和FvIPT7含内含子,基因长度由882 bp至2427 bp不等,等电点pI的范围在4.89~8.22,分子量在33.01 kD~88.86 kD之间;9个FvLOG基因分别命名为FvLOG1到FvLOG9,其含有6-8个内含子,不均等的分布在染色体Ⅱ,Ⅲ和Ⅵ上,长度在612bp到921 bp之间,等电点pI从4.87到6.42,分子量变化于21.87 kD至34.49 KD。2.草莓、拟南芥、水稻三个物种的IPT和LOG基因进化树分析表明草莓与拟南芥的亲缘关系相比水稻更近一些,这与它们拥有一个共同的双子叶植物祖先相一致。3.通过进化树分析、外显子-内含子结构分析以及理化性质分析,可将7个FvIPT基因划分为2类,tRNA-依赖型FvIPT基因和ADP/ATP-依赖型FvIPT基因;9个FvLOG基因,仅含有赖氨酸脱羧酶的结构域,表明FvLOG基因在进化过程中是保守的.4.提取森林草莓各组织的RNA,反转录为cDNA。利用qRT-PCR的方法进行森林草莓各组织表达模式分析,结果表明,草毒各FvIPT和FvLOG基因在不同组织中的表达模式存在差异。5.草莓FvIPT和FvLOG基因在非生物胁迫和激素ABA处理条件下表达均下调。经干旱处理,根中的5个草莓FvIPT基因和8个FvLOG基因表达为下调,叶中3个草莓FvIPT基因下调,其中FvIIpT3基因在叶中表达上调。高温处理,FvIpT3在根和叶中表达均为上调,FvIpT5基因在根和叶中表达均为下调。FvLOG基因在高温处理3h时在根和叶中表达量均下调,之后随处理时间的延长表达略有波动。高盐处理3个FvIpT基因(FvIPT1,FvIpT5和FvIPT6)在根中表达下调,而在叶中16h时基因表达上调,24h表达下调.高盐处理,根中草莓的4个FvLOG基因上调,2个FvLOG基因下调;叶中2个基因上调,2个基因下调。5个草莓FvIPT基因和9个FvLOG基因在ABA处理下均有表达,在根中表达均下调.证明FvIPT和FvLOG基因家族在草莓抗逆中扮演着重要的角色。我们对草莓FvIPT和FvLOG基因家族进行了 一个较全面的生物信息学、组织表达和抗逆性分析,为今后对草莓中细胞分裂素功能的研究,以及利用细胞分裂素合成基因调控草莓的生长发育及抗逆性提供了基础。
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