控制雄配子發(fā)育的DUO1和DUO3基因在水稻中的表達(dá)模式分析.pdf

1、雄配子體的發(fā)育是植物生殖過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。在開(kāi)花的高等植物中，雄配子體的發(fā)育起始于單倍體的小孢子，小孢子在孢子體基因和配子體基因共同起作用下，經(jīng)過(guò)兩次有絲分裂發(fā)育成花粉粒。該發(fā)育過(guò)程是眾多基因參與的一系列細(xì)胞分化的體現(xiàn)。雖然近十年來(lái)雄配子體的發(fā)育研究取得一定的進(jìn)展，但迄今為止被證實(shí)與花粉發(fā)育相關(guān)的基因并不多，雄配子體發(fā)育的遺傳機(jī)制還有許多有待于發(fā)現(xiàn)和理解。AtDUO1(DUO POLLENl)、AtDUO3(DUO POLLEN3)

2、是在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的影響雄性生殖細(xì)胞分裂和分化的兩個(gè)調(diào)控因子，AtDUO1編碼一個(gè)新的R2R3類(lèi)MYB轉(zhuǎn)錄因子，含有2個(gè)SANT結(jié)構(gòu)域，在雄性生殖細(xì)胞特異表達(dá)。AtDUO3是GONADLESS-4(GON-4)的同源基因，它編碼的蛋白在C端具有一個(gè)非常保守的SANT結(jié)構(gòu)域，是蛋白或DNA的結(jié)合區(qū)，AtDUO3在擬南芥的整個(gè)發(fā)育時(shí)期和各個(gè)組織中組成型表達(dá)，不但影響雄配子體的發(fā)育，也影響孢子體和雌配子體發(fā)育。
　　 水稻是重要的糧食作

3、物，水稻基因功能的研究受到了越來(lái)越多的生物學(xué)家的關(guān)注，探討單子葉模式植物水稻同源基因DUO1、DUO3的功能，并對(duì)水稻同源基因DUO1、DUO3進(jìn)行表達(dá)模式的研究，對(duì)比分析DUO1、DUO3在單雙子葉模式植物的功能及表達(dá)模式的異同點(diǎn)，以期揭示DUO1、DUO3在植物中的進(jìn)化方式，進(jìn)而比較單雙子葉植物之間的進(jìn)化關(guān)系。
　　 通過(guò)生物信息學(xué)分析OsDUO1和AtDUO1的氨基酸序列相似性達(dá)到80％以上，且都含有兩個(gè)SANT結(jié)構(gòu)域；A

4、tDUO3含有一個(gè)SANT結(jié)構(gòu)域，OsDUO3含有兩個(gè)SANT結(jié)構(gòu)域，AtDUO3和OsDUO3的第一個(gè)SANT結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列相似性大約為75％。所以從蛋白結(jié)構(gòu)上，DUO1、DUO3基因在水稻和擬南芥中是比較保守的。
　　 RT-PCR分析結(jié)果表明OsDUO1、OsDUO3分別與已經(jīng)報(bào)道的AtDUO1、AtDUO3表達(dá)模式類(lèi)似，OsDUO1只在水稻的成熟花藥中表達(dá)，OsDUO3在水稻中組成型表達(dá)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證DUO1和DU

5、O3基因表達(dá)在進(jìn)化上的保守性，我們分別構(gòu)建OsDUO1、OsDUO3啟動(dòng)子融合報(bào)告基因GUS、eGFP的載體，并用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法分別轉(zhuǎn)化野生型水稻，獲得了抗性轉(zhuǎn)基因苗。
　　 為了進(jìn)一步分析AtDUO1、AtDUO3基因在水稻中表達(dá)模式及OsDUO1、OsDUO3在擬南芥中的表達(dá)模式，我們分別構(gòu)建AtDUO1、AtDUO3啟動(dòng)子融合報(bào)告基因eGFP的載體，用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)化野生型水稻，目前已獲得抗性轉(zhuǎn)基因苗。為進(jìn)一步分析D

6、UO1、DUO3基因在水稻和擬南芥中的功能上的保守性，我們克隆OsDUO1、OsDUO3基因的cDNA，將它們分別和AtDUO1、AtDUO3基因的啟動(dòng)子融合，擬轉(zhuǎn)atduol、atduo3突變體，觀察是否能互補(bǔ)突變體的表型，這些對(duì)于研究DUO1、DUO3在水稻和擬南芥的功能和進(jìn)化關(guān)系具有一定的意義。
　　 本課題主要以單子葉模式植物水稻為研究對(duì)象，利用DUO1、DUO3在水稻和擬南芥的同源性可以比較單雙子葉植物之間的進(jìn)化關(guān)系，