矮牽牛重瓣形態(tài)建成及PMADS3互作蛋白解析.pdf

1、重瓣性是觀賞植物最重要的觀賞性狀之一，研究其形成的分子機(jī)理，對(duì)提高植物的觀賞性具有十分重要的意義。矮牽牛作為花發(fā)育研究的模式植物并擁有著自然重瓣品利，是研究這一性狀的理想材料。目前關(guān)于重瓣花形成相關(guān)機(jī)制的闡述大多集中于C類基因突變所引起的雄蕊瓣化和花分生組織終止延遲這一方面。擬南芥中，C類基因AGAMOUS(AG)和花分生組織特征基因WUSCHEL(WUS)之間的反饋調(diào)控環(huán)的打破被認(rèn)為是重瓣性狀形成的根本原因。我們即是在這個(gè)理論的基礎(chǔ)上

2、對(duì)矮牽牛重瓣的形態(tài)建成和C類基因PMADS3的互作蛋白進(jìn)行了探索。主要的研究結(jié)果如下:
　　1.矮牽牛單重瓣形態(tài)建成差異比較
　　以實(shí)驗(yàn)室多年來建立起的矮牽牛單重瓣分離近等基因系為材料，我們從形態(tài)學(xué)和組織學(xué)兩個(gè)方面對(duì)單瓣花和重瓣花進(jìn)行了詳細(xì)的比較和分析。我們發(fā)現(xiàn)重瓣花的株型、葉型、花序類型、花萼片數(shù)目相比單瓣花都沒有任何變化，且大多數(shù)花藥也能夠正常成熟，但花瓣裂片數(shù)、花瓣中維管束數(shù)目、雄蕊數(shù)，心皮數(shù)以及花輪數(shù)相比單瓣花都有增

3、加。此外，重瓣的內(nèi)層花瓣為分離狀，被認(rèn)為應(yīng)該起源于雄蕊的瓣化。結(jié)合前人的結(jié)果，我們對(duì)矮牽牛重瓣花的形成機(jī)理有以下幾種假設(shè):(a).C類基因表達(dá)水平，表達(dá)區(qū)域的改變;(b).C類基因部分互作因子或部分靶基因的突變;(c).控制花分生組織大小和花分生組織終止的其他相關(guān)基因表達(dá)模式發(fā)生了變化。
　　2.PMADS3的轉(zhuǎn)錄因子特性
　　通過PMADS3和7個(gè)CDE類蛋白的亞細(xì)胞定位分析，我們發(fā)現(xiàn)C類蛋白PMADS3、FBP6及E類蛋

4、白FBP2、FBP5、FBP9、PMADS12均定位于細(xì)胞核，而D類蛋白FBP7、FBP11定位于細(xì)胞質(zhì)。另外，我們對(duì)PMADS3與7個(gè)CDE類蛋白的互作進(jìn)行了BiFC分析，發(fā)現(xiàn)PMADS3能夠直接與4個(gè)E類蛋白互作，但是不能直接與FBP6、FBP7、FBP11蛋白進(jìn)行互作，且PMADS3與4個(gè)E類蛋白分別形成的二聚體也被檢測到只存在于細(xì)胞核中。這些結(jié)果與PMADS3被認(rèn)為的MADS-box轉(zhuǎn)錄因子特性相符合。
　　3.PheIF

5、3f和PhAGO10的功能分析
　　在實(shí)驗(yàn)中，我們克隆了兩個(gè)新的基因PheIF3f和PhAGO10，并對(duì)這兩個(gè)蛋白進(jìn)行了功能域分析及亞細(xì)胞定位確定。結(jié)果表明PheIF3f蛋白屬于eIF3f亞家族，可能具有翻譯抑制、介導(dǎo)去泛素化及阻斷pre-mRNA編輯等方面的功能，而它的蛋白亞細(xì)胞定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，這與它被認(rèn)為具有的廣泛的生物學(xué)功能相符。PhAGO10則屬于ARGONAUTE蛋白家族，可能具有結(jié)合小RNA并在小RNA引導(dǎo)下介

6、導(dǎo)靶基因mRNA降解或翻譯抑制等方面的功能，它的蛋白亞細(xì)胞定位于細(xì)胞質(zhì)，這同樣與它被預(yù)測的生物學(xué)功能相符。PhAGO10-RNAi的轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出了頂端分生組織早期的終止，后期產(chǎn)生了腋生的分生組織，最后的成熟花中呈現(xiàn)了子房的膨大和雄蕊的瓣化，這與擬南芥中ago10突變體的部分表型非常類似，預(yù)示著這兩個(gè)基因擁有著同樣的分子功能。
　　4.PMADS3可能具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)控功能
　　通過PMADS3蛋白的酵母雙雜交篩庫實(shí)驗(yàn)，我們獲

7、得了21個(gè)PMADS3互作候選基因，其中大部分的基因參與了細(xì)胞質(zhì)中的生物學(xué)過程，而PheIF3f和PhAGO10就是作為PMADS3互作蛋白被鑒定出來的，它們所參與的生物學(xué)過程也大多發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。我們對(duì)PheIF3f和PhAGO10與PMADS3之間的蛋白互作進(jìn)行了酵母雙雜交和BiFC再次驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)PheIF3f全長和PhAGO10片段在酵母中均能與PMADS3發(fā)生互作，而它們的全長在BiFC實(shí)驗(yàn)中也被證明了能與PMADS3進(jìn)行蛋白互