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低温是影响植物地域分布、限制产量的重要物理因子之一。自从Lyons提出植物低温伤害的膜脂相变假说以来,大量实验证明生物膜脂的不饱和度与植物的抗冷性关系密切,抗冷植物比冷敏感植物的膜脂脂肪酸不饱和度更高,脂肪酸去饱和酶在调节膜脂的流动性来适应温度变化过程中起着关键作用。
佛手(Citrus medica var.sarcodactylis Swingle)原产于印度,是一种对冷胁迫较敏感的观果植物。本研究从经冷处理的佛手突变体“矮化”叶片cDNA中克隆了2个脂肪酸去饱和酶基因ω-6 CmsFAD2与ω-3 CmsFAD8,分析了这2个基因在低温胁迫下“矮化”与野生型“青皮”佛手中的时空表达,以便为改良佛手低温耐性及抗冷性分子育种提供一定的理论依据。
1.利用同源序列设计简并引物,通过RT-PCR的方法从低温处理的“矮化”佛手叶片中克隆了2个脂肪酸去饱和酶基因片段,利用RACE技术克隆ω-6 CmsFAD2和ω-3 CmsFAD8基因3’和5’末端序列,并克隆得到两者的全长cDNA序列和基因组全长序列。其中CmsFAD2全长cDNA序列共1408bp,ORF为1152bp,编码384个氨基酸,在5’端有33bp的非编码区,3’端有224bp的非编码区;DNA与cDNA序列一致,无内含子。CmsFAD8全长cDNA序列共1930bp,ORF为1373bp,编码458个氨基酸,在5’端有194bp的非编码区,3’端有363bp的非编码区;全长DNA序列共2780bp,基因结构分析发现共有7个内含子和8个外显子。
2.组织表达分析表明:ω-6 CmsFAD2基因在“矮化”佛手叶中表达量较高,在根和花中表达量较低;ω-3 CmsFAD8基因在“矮化”佛手根、花和叶中表达量都很低。
3.冷胁迫下的时序表达表明:随着对“矮化”与“青皮”佛手苗低温处理时间的延长,两个品种的基因表达呈现不同的模式。与对照组相比,6℃处理下的ω-6CmsFAD2和ω-3 CmsFAD8基因在两个品种叶中都呈逐渐上升的表达趋势,但在抗冷性较强的“矮化”品种中表达增加迅速且表达量较强,在抗冷性较弱的“青皮”品种中表达增加较慢且表达量较弱。