番茄MADS-box基因TAGL104的克隆及功能研究.pdf

1、MADS-box基因家族是植物中一類重要的轉(zhuǎn)錄因子，它們參與植物生長發(fā)育的各個方面，具有廣泛而復(fù)雜的功能。其中最主要的功能就是調(diào)控植物花器官的發(fā)育與形態(tài)建成。根據(jù)花發(fā)育同源異形基因在雙子葉植物的四輪花器官中的功能不同，研究者們將其分為A、B、C、D、E五大類，由此提出了花發(fā)育的ABCDE模型。這五類基因單獨或共同影響著四輪花器官的形態(tài)發(fā)育，使得植物體的花能夠正常生長。其中，A類基因控制花萼的發(fā)育，A、B類基因控制花瓣的發(fā)育，B、C類基因

2、控制雄蕊的發(fā)育，C類基因控制心皮的發(fā)育，D類基因控制胚珠的發(fā)育，E類基因在四輪花器官中均有表達，調(diào)控著營養(yǎng)器官向花器官的轉(zhuǎn)變。同時，對五類基因間的相互作用的研究表明，這些基因一般都是通過互相結(jié)合形成四聚體而發(fā)揮作用的，由此又提出了四因子模型，進一步闡明了花發(fā)育的分子作用機制。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)花發(fā)育基因除了會影響花器官發(fā)育外，還會在植物根、莖、葉的生長以及果實成熟、植物抗逆性等方面發(fā)揮作用?；òl(fā)育基因功能的廣泛與復(fù)雜使其受到了越來

3、越多研究者的關(guān)注。但是目前研究最多的仍然是擬南芥、金魚草等模式植物，而這些植物都不是典型的果蔬類植物，使得這些研究結(jié)果不能用于實踐，無法對實際生產(chǎn)產(chǎn)生指導(dǎo)意義。
　　本研究以果蔬類植物的模式植物----番茄（Solanum lycopersicum）作為研究載體，將篩選出的番茄花發(fā)育B類基因TAGL104通過RNAi技術(shù)進行沉默，從而獲得轉(zhuǎn)基因植株，以此來研究TAGL104在番茄中的功能，并進一步闡釋花發(fā)育基因在果蔬類植物中的重要

4、作用。本課題主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　①通過篩選MADS-box家族花發(fā)育相關(guān)基因確定TAGL104基因為研究對象，從NCBI上獲得該基因氨基酸序列，通過蛋白質(zhì)分析確定該基因編碼一個長度為333aa、分子量為38.043kDa、等電點為5.68的蛋白質(zhì)。同時在NCBI上BLAST該基因序列確定其含有一個MEF2-like結(jié)構(gòu)域，屬于MIKC型MADS-box基因。蛋白序列比對以及同源性分析發(fā)現(xiàn)，TAGL104與擬南芥中已發(fā)現(xiàn)的

5、三個在花粉生長發(fā)育中發(fā)揮作用的MIKC*型S類蛋白同源性較高，由此推測該基因編碼的蛋白可能同屬于MADS-box家族MIKC*型中的S類蛋白，并可能同樣在花粉的生長發(fā)育中發(fā)揮作用。
　　②TAGL104基因在野生型番茄中的表達模式分析表明，該基因主要在花的雄蕊中表達，其次是在果實的B+4和B+7時期表達量較高，表明該基因可能參與調(diào)控雄蕊的形態(tài)建成，同時還會影響果實的成熟。啟動子分析則表明，該基因可能還參與MeJA的響應(yīng)，并在植株抗

6、逆過程中發(fā)揮作用。
　?、鄹鶕?jù)RNA干擾技術(shù)的原理，我們構(gòu)建了TAGL104沉默載體，得到4個轉(zhuǎn)基因株系。轉(zhuǎn)基因株系由于TAGL104的沉默使得番茄植株出現(xiàn)花序發(fā)育異常、果實成熟時間提前的表型，但是卻沒有觀察到明顯的雄蕊發(fā)育異常的現(xiàn)象。
　?、苻D(zhuǎn)基因T1代幼苗MeJA和NaCl敏感性實驗顯示，相比于野生型幼苗來說，轉(zhuǎn)基因T1代幼苗的生長沒有受到明顯抑制，根和胚軸的長度變化也沒有野生型幼苗那么明顯，表明TAGL104基因的沉默

7、降低了番茄幼苗對MeJA和NaCl的敏感性。
　　綜上所述，TAGL104基因作為番茄花發(fā)育B類基因，可能屬于MADS-box家族MIKC*型中的S類，主要在番茄雄蕊中表達，并且參與多個激素的響應(yīng)與干旱和熱脅迫應(yīng)答。在番茄中沉默TAGL104基因使得花序發(fā)育異常、果實成熟時間提前，表明該基因可能參與調(diào)控了花序的發(fā)育與果實的成熟；同時沉默TAGL104還使得轉(zhuǎn)基因幼苗對MeJA和NaCl的敏感性下降，表明該基因還參與了MeJA的響應(yīng)