茄子雄性不育花藥蛋白質(zhì)組差異研究及相關(guān)基因的克隆與表達分析.pdf

1、茄子（Solanum melongena L.）是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡氖卟酥?，具有很強的雜種優(yōu)勢。利用雜種優(yōu)勢可以提高茄子產(chǎn)量、增強抗逆性、改良品質(zhì)。雄性不育系作為母本生產(chǎn)雜種一代是利用茄子雜種優(yōu)勢的一種重要途徑，其中花藥不開裂是功能性雄性不育的表現(xiàn)形式之一。明確茄子雄性不育的發(fā)生機理，對利用雜種優(yōu)勢育種和創(chuàng)造茄子種質(zhì)資源具有重要的理論意義與實踐應(yīng)用價值。
　　本研究以茄子雄性不育系F16-5-6和可育系142為試驗材料，采

2、用雙向電泳技術(shù)和質(zhì)譜鑒定技術(shù)對這兩個品種同一時期的花藥進行了差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究分析。獲得了可能與花藥發(fā)育及茄子雄性不育相關(guān)的差異表達蛋白，并對其中一個差異表達蛋白COI1的編碼基因及其途徑中的兩個基因JAZ1、MYC2進行了同源克隆、生物信息學(xué)及熒光定量PCR表達分析，從蛋白質(zhì)水平和基因水平上探尋了茄子花藥不開裂的可能原因，從而為今后進一步探索茄子功能性雄性不育機理的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、采用蛋白雙向凝

3、膠電泳對茄子花藥蛋白質(zhì)進行分離，從分離的43個蛋白點中選取4個極顯著差異蛋白點進行MALDI-TOF/TOF-MS/MS質(zhì)譜鑒定分析，4個極顯著差異蛋白點均被成功鑒定。通過對這些差異蛋白點進行數(shù)據(jù)庫檢索，這四種蛋白分別是：GTP酶開關(guān)蛋白、鐵超氧化物歧化酶、COI1蛋白和丙酮酸激酶，且均為下調(diào)蛋白。
　　2、茄子花藥發(fā)育及花藥開裂相關(guān)差異表達蛋白基因的克隆、生物信息學(xué)及表達分析。
　?、僖郧炎踊ㄋ巆DNA為模板，同源克隆到茄

4、子花藥COI1基因完整的ORF框。其ORF長1812bp，編碼603個氨基酸。通過預(yù)測分析表明該蛋白在N-端有一個F-box結(jié)構(gòu)域，在C-端有5個富含亮氨酸的結(jié)構(gòu)域（leucine-rich repeats），表明該蛋白屬于植物COI1蛋白家族?？寺×饲炎踊ㄋ庈岳蛩幔╦asmine acid，JA）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中兩個關(guān)鍵基因JAZ1和MYC2完整的ORF框。其中JAZ1的ORF長759bp，編碼252個氨基酸，該蛋白含有TIFY（ZIM

5、）和CCT2（Jas）兩個保守的功能結(jié)構(gòu)域；MYC2的ORF長2076bp，編碼691個氨基酸，該蛋白含有一個bHLH保守結(jié)構(gòu)域。與多種植物同源基因的進化關(guān)系分析表明，克隆的茄子茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑三個關(guān)鍵基因分別與不同植物的同源基因表現(xiàn)出較高的相似性。
　?、诓捎脽晒舛縋CR的方法檢測茄子中茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因COI1、JAZ1、MYC2在可育系和不育系不同時期花藥中的表達量。研究結(jié)果表明，可育材料142中的COI1的表達

6、量隨開花時間逐步下降，JAZ1的表達量保持較低水平表達，MYC2的表達量則先上升后下降：茉莉酸信號在開花前通過COI1基因作為受體進行傳遞，JA信號隨后增強，從COI1的下降和MYC2的協(xié)調(diào)增長可以看出來，在開花后COI1的表達量較開花前保持在低水平狀態(tài)，推測在開花前JA信號已經(jīng)向下游傳導(dǎo)完成。與之相反，不育材料F16-5-6的表達情況來看，COI1整體上始終保持低水平表達，并且在整體量上顯著低于在可育材料142花藥中的表達量，抑制因子