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果实的重量和大小是农业上很重要的两种性状,这种表型是由环境和基因共同作用的结果。苹果的果实大小与品种的基因型有关,主要由果实细胞数目和大小决定。果实细胞数目是由苹果果实发育早期的细胞分裂控制,控制细胞周期的相关基因调控果实的细胞数目,从而会影响最终的果实大小。研究果实发育过程中细胞周期相关基因的表达,对于研究调控果实大小相关的基因及这些基因表达的影响因素,以揭示果实大小的发育规律、影响因素及调控,具有重要的理论和实践价值。本实验以富士和国光两个苹果品种为试材,从盛花后的心皮中克隆CDKB基因,并分别研究了花后不同发育阶段的果实中和两个品种的愈伤组织中CDKB基因的表达,主要结果如下:根据GenBank上植物的细胞周期依赖性蛋白激酶基因(CDKB)相关的序列,设计扩增引物,分别从国光和富士盛花期后的心皮中克隆得到了921bp的片段,分为两种序列,其ORF均为915bp,编码304个氨基酸。经序列Blast,这两种序列核苷序列和蛋白序列的最大一致性序列均为植物的CDKB基因;其最大一致性EST序列分别是嘎啦苹果中的两个EST序列:CV085424(CDKB1;1)和EB138473(CDKB1;2);生物信息学预测表明,其蛋白属于植物CDKB家族的成员,其蛋白序列中有植物细胞周期依赖性蛋白激酶B1(CDKB1)的基序PPTALRE。因此,把这两个序列命名为MdCDKB1;1和MdCDKB1;2。MdCDKB1;1在富士苹果和国光苹果中的序列号分别为:JX041699和JX041701; MdCDKB1;2在富士苹果和国光苹果中的序列号分别为JX041700、JX041702。在富士和国光果实发育的不同阶段,两品种中MdCDKB1;1基因的表达趋势大体一致:富士和国光MdCDKB1;1基因表达量的高峰期都出现在花后21d,至花后4周期间其表达量较高,之后表达量呈下降趋势;但在花后7d-35d期间,国光比富士高0.33到1倍,差异显著;而在花后56d-77d时富士的表达量要比国光高出0.6到2倍。富士和国光MdCDKB1;2基因表达趋势大体一致:高峰期都出现在花后7d,但到花后35d之间表达量较高,之后呈下降趋势,在7d-35d时国光要比富士的高0.16到1倍;富士在花后119d时表达量略有上升,出现小峰值,此时富士是国光的6倍,两者差异显著。以国光和富士苹果的幼嫩叶片为外植体,经培养获得了大量优质的愈伤组织,把这些愈伤组织分别放在不同的培养条件下进行培养,研究MdCDKB1基因及其亚基基因MdCKS1基因的表达。结果表明:(1)在MS培养基中分别添加NAA、6-BA及NAA+6-BA,与未添加激素的基本MS培养基(对照)相比,培养一周之后,愈伤组织中MdCDKB1;1、 MdCDKB1;2和MdCKS1基因的表达发生明显的变化: MdCDKB1;1、MdCDKB1;2和MdCKS1在基本MS培养基上的表达量最低,在添加激素的培养基上的表达量都显著升高,MdCDKB1;1、MdCDKB1;2和MdCKS1的表达量分别提高0.8-2.5倍、1-4倍和0.8-1倍。其中,以在MS+NAA+6-BA培养基上,三个基因的表达量都增加得最多;在MS+NAA培养基上MdCDKB1;1、MdCDKB1;2的表达量比MS+6-BA培养基的略高,而MdCKS1表达量则在MS+NAA和MS+6-BA培养基差异不明显。这表明,生长素或细胞分裂素都提高了愈伤组织中MdCDKB1;1、MdCDKB1;2和MdCKS1的表达量;并且当二种激素同时存在时,MdCDKB1;1、MdCDKB1;2和MdCKS1的表达量高于单独的一种激素存在。(2)在相同的培养基上,国光和富士愈伤组织MdCDKB1;1的表达量差异不明显,而CDKB1;2的表达量则是国光显著高于富士。愈伤组织在低温(10℃)下培养28d,抑制了MdCDKB1;1基因的表达;7d-14d的低温培养之后再经过常温培养,可以恢复MdCDKB1;1基因的表达。低温培养14d时抑制MdCDKB1;2基因表达的效果不明显;低温培养7d-28d再经过常温处理可以诱导MdCDKB1;2基因的高表达。低温培养7d后降低了MdCKS1基因的表达,低温培养14d后,MdCKS1基因的表达回升到常温培养下的水平;低温培养7d-14d后再经常温处理可以提高MdCKS1基因的表达量。