黃瓜單性花決定基因M的功能分析.pdf

1、黃瓜(Cucumis sativus L.)性型分化多樣,生理學和遺傳學研究豐富,是研究植物花性型分化的模式植物。近年來,影響黃瓜雌性表型的F基因和控制單性花表型的M基因相繼被克隆。研究表明二者均編碼1-氨基環(huán)丙烷羧酸-1-羧酸合酶(ACS)同源物,可能與植物激素乙烯作用有關。但M基因(CsACS2)編碼產(chǎn)物的生物化學功能以及相關調(diào)控機制尚缺乏深入研究。本文首先通過比較分析發(fā)現(xiàn)CsACS2-M(由野生型M基因編碼)與CsACS2-m(由

2、自然突變體m基因編碼)之間的突變(Gly33Cys)發(fā)生在一個潛在的保守功能域中。隨后利用大腸桿菌原核表達體系研究CsACS2-M的不同突變形式ACS酶學活性的變化。結(jié)果表明,CsACS2-M具有ACS酶學活性,在大腸桿菌系統(tǒng)中可以合成ACC,并可被大腸桿菌工程菌株JAde6利用；而另一方面,CsACS2-m的酶學活性基本喪失。針對Gly33P位點氨基酸殘基的定點誘變研究表明,CsACS2-A(Gly33Ala)和CsACS2-S(Gl

3、y33Ser)蛋白的酶學活性均不正常。結(jié)合前人研究結(jié)果,本文認為在ACS蛋白第28~34位氨基酸殘基處(CsACS2中的位置)存在一個新的潛在的保守結(jié)構(gòu)域(S-YF-GW),它可能通過形成一個α螺旋結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)ACS的酶學功能。為了進一步研究CsACS2基因的植物學功能,本文利用植物遺傳轉(zhuǎn)化技術將CsACS2基因置于兩種啟動子(黃瓜CsACS2基因原始啟動子,PBMB；和花椰菜花葉病毒35S啟動子,PB35SB)的控制之下,利用植物葉盤法轉(zhuǎn)

4、化煙草,并對轉(zhuǎn)基因TB0B代部分植株進行Southern,斑點印記和RT-PCR檢測。結(jié)果表明PBMB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草中CsACS2基因沒有表達,植株與野生型表型相同。但經(jīng)外源乙烯處理后,PBMB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草的花芽和嫩葉中可檢測到CsACS2基因的誘導表達,且花芽中的誘導效果更強。另一方面,已檢測的PB35SB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草葉片中均有CsACS2基因的表達。PB35SB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草在生長的不同階段出現(xiàn)幼