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高等植物的花发育是其生命过程中最重要的阶段,是植物个体由营养生长向生殖生长转变的结果,是植物繁殖的基础。控制花发育的基因多为MADS-box基因,有的MADS-box基因与花器官的发生有关,有的与开花的早晚有关。本报告通过对番茄MADS-box基因在拟南芥的异源表达探索该基因的潜在功能,通过不育突变体的分离,试图发现新的不育相关基因。
1.番茄JOINTLESS基因在拟南芥中的表达分析
JOINTLESS是番茄控制果柄离层的基因,3个具有不同长度启动子的表达载体PTM01∷GUS,PTM02∷GUSandPTM03∷GUS(分别离起始密码子ATG723bp、1874bp、3640bp)转化拟南芥进行功能验证,结果表明:苗期PTM01∷GUS在拟南芥的生长点表达,生殖生长期在拟南芥的子房中表达;PTM02∷GUS芽期和苗期在叶脉表达,在幼根的节表达,茎的生长点表达,生殖生长期在花药和柱头表达;PTM03∷GUS在芽期、苗期在叶片的叶脉表达,叶基部的节表达,在生殖生长期在不同组织器官的节中表达。过量表达的结果表明该基因能促进拟南芥开花提前。这些结果表明,JOINTLESS基因是在节特异表达的基因,控制节的发育与形成。节表达的功能特异性需要全长启动子序列。
2.花发育突变体的分离鉴定
在拟南芥转基因筛选中,我们发现高度不育、果荚短小、莲座叶向下卷曲、而茎生叶片向上卷曲的突变体。Tail-PCR分析表明该突变体在拟南芥1号染色体at1g17930和at1g17940基因间隔区,及at1g19800和at1g19790基因间隔区有两个插入位点,基因分型结果表明这两个位点紧密连锁。插入位点两侧基因的表达分析表明,at1g17930的转录水平与该突变表型正相关。基因过量表达初步试验结果表明,该基因能引起果荚不育,其它功能正在进一步验证中。
3.顺式互补基因对at1g18880和at1g18890的初步研究
At1g18880和at1g18890位于1号染色体,在3端顺式反义互补(cis-NATs)。at1g18880第一个内含子部位有7个小分子RNA,其中6个与该基因序列一致,其茎环结构前体是一个微RNA837,另一个与该基因互补。at1g18890的第5个外显子处有一个小分子RNA,其序列与该基因一致。在现有的小分子数据库中没有发现与两个基因的互补区匹配的小分子RNA。芯片的数据和RT-PCR的结果表明两个基因在盐胁迫、干旱胁迫、渗透胁迫、冷害胁迫、伤害胁迫下表达相反,at1g18880表达减弱而at1g18890表达增强。在热胁迫下,两个基因都是下调表达。这些结果表明这两个基因在胁迫下可能形成小分子RNA调控这两个基因的表达。RNAi和过量表达的载体已经构建,功能验证正在进一步进行中。