小麥隱花色素基因及線粒體ATP合酶F-,A-d亞基基因的克隆與分析.pdf

1、隱花色素是植物的一類重要藍光受體，它通常由一個小的基因家族編碼。在本研究中，通過綜合運用簡并引物PCR、Southern雜交和生物信息學方法，揭示了小麥CRY基因家族的組成為CRY1a，CRY1b，CRY2和CRY-DASH，這四個成員在亞基因組水平都是單拷貝基因。小麥、大麥和水稻的CRY1a，CRY1b和CRY2基因分別位于共線性的染色體上。 利用RT-PCR和LD-PCR克隆了Ta CRY1a和Ta CRY2的全長cDNA及

2、其編碼基因。比較小麥和其他單、雙子葉植物CRY基因的結(jié)構(gòu)表明不同植物的CRY1和CRY2總體上都具有類似的外顯子/內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。CRY亞家族的分化在單、雙子葉植物產(chǎn)生之前就已發(fā)生，單子葉植物的CRY1又進一步分化為CRY1a和CRY1b。 Ta CRY1a和Ta CRY1b在葉片中表達豐度較高，在其他組織中均較低。Ta CRY2在葉片中的表達比Ta CRY1低，但在萌動胚的表達顯著比Ta CRY1高。白光和藍光照射對幼葉中Ta

3、CRY1a和Ta CRY2的表達都有一定的上調(diào)作用，紅光對Ta CRY1a表達的上調(diào)作用明顯。在幼根和葉中Ta CRY1a的表達不受NaCl，PEG和ABA處理的影響；但TaCRY2在幼根和萌動胚中的表達受這三種脅迫的顯著誘導。EST庫檢索發(fā)現(xiàn)白粉菌侵染和長時間的低溫處理能分別增加葉片中TaCRY2和TaCRY1a的表達頻率。 TaCRY1a一級結(jié)構(gòu)不含任何已知的核定位和核輸出信號，但瞬時表達實驗表明它是一個藍光依賴的核質(zhì)穿梭

4、蛋白。TaCRY1a的N端(AA1-AA492)和C端(AA493-AA700)分別有至少兩個和一個區(qū)段包含核定位信息。核輸出信息僅存在于分子的N端。N端AA136-AA260區(qū)段同時具有足夠的核定位和核輸出信息。 線粒體ATP合酶(F0F1-ATPsynthase)是細胞能量代謝的關(guān)鍵酶。本研究從小麥T-型細胞質(zhì)雄性不育恢復系N2114的花藥中克隆了編碼F0F1-ATPsynthase FAd亞基的基因TaFAd，并證明其編碼

5、產(chǎn)物定位于線粒體。該基因在亞基因組水平為單拷貝。 TaFAd在小麥葉、莖、花藥、雌蕊等各組織中均有表達，但其在T-CMS花藥中的表達豐度顯著低于可育花藥。Western雜交檢測不到不育花藥中TaFAd蛋白的積累。TaFAd在太谷核不育小麥花藥中的表達正常，其豐度與可育親本揚麥5號無明顯差異。這些結(jié)果表明T-CMS花藥中TaFAd的表達受到線粒體的反向調(diào)控。編碼F0F1-ATP合酶20kDa亞基的基因表現(xiàn)出與TaFAd類似的在T

6、-CMS花藥中顯著降低的表達模式。編碼γ亞基和6kDa亞基基因的表達在可育與不育花藥間無明顯差異。 TaFAd與Rf6同位于與小傘山羊草6U染色體同源的小麥第六群染色體短臂上。通過對N2114，Su3，CS和小傘山羊草上TaFAd位點的克隆和序列比較，我們證明N2114中含有一個易位自小傘山羊草的AuFAd基因。根據(jù)該基因序列設計的STS標記在N2114×Su3 F2群體中與育性共分離。該標記可用于以N2114為基礎的恢復系選