番茄花柄脱落相关基因LelDL和LeHAESA克隆功能验证及LeMKKs和LeMPKs的钙素调控

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:chenwoyu
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器官脱落(abscission)是植物细胞、组织或器官脱离母体的生理过程,器官脱落发生的特定的区域叫做离区(abscission zone)。拟南芥中,大多数影响花器官脱落的基因会不同程度的提前或延迟脱落,目前已经明确的花器官脱落的信号转导途径是BOP1/BOP2→AtIDA→AtHAESA→AtMKKK?→AtMKK4/MKK5→AtMPK3/MPK6→花器官脱落。虽然目前已经分离得到一些与离区发育相关的基因,但对番茄花柄脱落的信号转导途径的研究较少。为了阐明番茄花柄脱落的信号转导机制,本研究主要结果如下:1分别利用LeIDL和LeHAESA中的保守区域设计简并引物。通过同源扩增的方法分别获得400bp和700bp左右的的与其他植物IDA和HAESA相似的核心序列,再用RACE(cDNA末端快速扩增技术)得到3’端和5’端序列,进行序列拼接,最终获得两条长度为510bp和3035bp的序列。分别将其命名为LeIDL和LeHAESA.生物信息学表明:它们分别具有510bp和2667bp的ORF框,与已报道的多个的IDA、IDL(IDA-LIKE)和HAESA、HSL(HAESA-LIKE)具有较高的相似度。推断其编码101个和888个氨基酸,分子量分别为11456.3和97874.1,等电点分别为9.56和6.35。qRT-PCR分析在花的不同发育阶段,这两个基因在花柄离区具有表达,不同的是LeIDL在整个花发育过程中表达较为稳定。随着花发育进程的进行,LeHAESA呈现出明显的规律性:在花瓣未打开前,其表达量与花发育呈正相关。在开花后(果实不同发育阶段),LeHAESA在坐果初期表达量较高,随后下降,直至过程晚熟,表达量再次上升。在花的不同组织中,LeIDL在花瓣表达很高其次是雄蕊,LeHAESA在雌蕊的表达量最高,其次是雄蕊。这说明不仅参与了番茄花柄的脱落同时也参与的番茄花的发育。2本试验以“中蔬六号”番茄作为试材,研究了生长素IAA与细胞分裂素6-BA对其愈伤组织的产生和不定芽的诱导,细胞分裂素NAA对不定根的诱导。经研究认为,“中蔬六号”最佳诱导分化培养基为MS+0.2mg·L-1IAA+1.0mg·L-16-BA,最佳诱导生根培养基配方为MS+0.05mg·L-1NAA。同时以p MDC141为过表达载体,研究了转化细胞对Hyp抗性进行了0mgL-1、5mgL-1、7mgL-1、9mgL-1、11mgL-1、13mgL-1等6个梯度试验,浓度达到9mgL-1外植体伤口处褐化,直至完全死亡。因此后续试验不定芽抗性筛选浓度均采用7mgL-1。并获得8株阴性对照。以PB7GWIWG(II)为RNAi表达载体,研究了转化细胞对PPT抗性,初次筛选选用0mgL-1、0.5mgL-1、1.0mgL-1、1.5mgL-1、2.0mgL-12.5mgL-1等6个梯度,再次筛选在浓度为0mgL-1,0.6mgL-1、0.8mgL-1、1.0mgL-1、1.2mgL-1、1.4mgL-1PPT,当PPT浓度为1.0mgL-1时,极少有芽分化,并且分化出的芽逐渐变黄至白化。本试验以后的不定芽抗性筛选浓度均采用0.8mgL-13利用Gateway技术构建分别构建LeIDL和LeHAESA基因过表达和RNAi表达载体,并成功转化到番茄中,得到的转基因植株进行PCR验证,结果发现:转基因植株中过表达技术提高了转基因植株中LeIDL和LeHAESA的转录水平,RNAi技术降低了LeIDL和LeHAESA基因的表达。35S: LeIDL植株的花序数目增多;RNAi:LeIDL转基因果实发育异常、心室异常增多;35S:LeHAESA株系中花器官、果实异常,同时叶色发生改变。4系统系统发生树表明LeMKK2与AtMKK4/AtMKK5, LeMPK1、 LeMPK2与AtMPK6,LeMPK3与AtMPK6均具有较近的亲缘关系,进而推测它们具有相似的的功能。qRT-PCR结果说明LeMKK2、LeMPK1、LeMPK2正调控花柄脱落,钙在脱落初期就完成对MAP级联途径的信号的放大作用。钙和W7共同处理Ca+W7恢复或部分恢复了Ca对LeMKK1,3,4基因表达的抑制作用,但却加剧了对LeMKK2的抑制作用,完全恢复了Ca对LeMPK1的抑制作用。
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