花生AhMFT基因在种子休眠中的作用研究

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目前,我国食用油自给率不足40%,严重依赖进口,而国内居民食用油消费量增长较快,国际上可供进口的油料产品却日趋紧缺,致使我国食用油供给安全受到严重挑战。花生是重要的油料作物和经济作物,在我国食用油供给体系中占据重要位置。然而,因种子休眠弱导致的原位萌发严重危害花生的产量和品质。研究表明,原位萌发能够引起10-20%的产量损失,同时,萌发的种子更易感染黄曲霉菌,降低花生食品的安全性。MFT (MOTHER OF FT AND TFL1)作为高度保守的PEBP家族中的一员,是FT (FLOWERING LOCUS T)和TFL1(TERMINAL FLOWER1)的同系物。大量的实验已经证实,FT和TFL1调控着植物花的发育。FT是成花诱导基因,具有促进植物有限生长的功能;TFL1作为花发育的抑制基因其功能是维持植物的营养生长和花序的无限生长状态。然而,关于MFT的功能研究目前还比较少。最近的研究证实拟南芥中MFT基因通过一个负反馈环调节拟南芥中ABA信号进而调控种子的萌发。而小麦中TaMFT的表达抑制了种子的萌发,这与拟南芥中MFT的作用恰恰相反。以上的研究发现,为我们研究花生AhMFT基因对于休眠的作用提供了思路。本研究利用生物信息学和RT-PCR方法从花生中克隆了AhMFT基因,采用实时定量PCR分析了AhMFT基因在多种组织和发育中的表达模式,通过在拟南芥中过量表达研究其功能。具体研究结果如下:1.以拟南芥中6个已知编码蛋白序列的PEBP家族基因检索花生EST数据库,共得到44条匹配EST序列,其中37条EST序列与MFT基因高度相似。通过查询这些EST的来源,发现这37条EST序列全部来源于种子,预示花生MFT基因可能在种子发育中起作用。2.利用RT-PCR方法从花生品种鲁花14中克隆得到花生AhMFT基因序列。该基因编码区为531bp,编码176个氨基酸,预测其分子量为19.19kDa,等电点为8.93。AhMFT与拟南芥MFT蛋白的相似性高达72%。3.利用荧光实时定量PCR,检测了鲁花14AhMFT基因在花生不同器官以及不同发育时期中的表达情况。结果表明:在不同器官中,AhMFT主要在种子中表达;在不同发育时期,AhMFT在已经萌发露白的种子中表达量最高。4.转基因拟南芥表型分析发现:在萌发早期,转基因植株的萌发率显著低于野生型植株,而在萌发中后期,转基因株系与野生型的萌发率无显著差异。这些结果表明外源基因AhMFT基因可能具有抑制种子萌发的功能。5.通过分析萌发相关基因在拟南芥转基因植株中的表达,希望进一步阐明AhMFT基因的功能。我们分析了ABA合成相关基因、ABA降解相关基因、GA3合成相关基因以及GA3降解相关基因在转基因植株中的表达。结果显示:转基因植株中与ABA合成相关基因(NCED9)、与ABA降解相关基因(CYP707A2和CYP707A3)、与GA3合成相关的基因(GA20ox3和GA30x1)、与GA3降解相关基因(RGL3)其表达量均上调;而与ABA合成相关基因NCED6的表达则下降;与GA3降解相关基因RGL2在转基因株系6-5中表达下降,在8-3中表达上调;ABI3与ABI5的表达量也是上调的。AhMFT可能通过两个途径影响种子的休眠:一方面通过ABA信号途径;另一方面通过GA信号途径。进一步通过转基因花生的研究,阐明AhMFT对于休眠的作用。
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