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茄子茉莉酸生物合成途径相关基因的克隆与表达分析

郭航  
【摘要】:雄性不育(Male sterility)在生产育种上具有显著的经济效益和社会效益,将雄性不育系应用于茄子育种,可以解决目前茄子杂交制种中存在的问题,提高种子质量、降低成本。功能型雄性不育是一种特殊的植物雄性不育:因花药不开裂造成不能散粉,从而导致不育,但其花粉正常可育。功能型雄性不育花药不开裂的机制尚未定论,目前通过大量茉莉酸(Jasmonic acid, JA)生物合成途径结构基因、信号转导基因以及转录因子的突变体研究,普遍认为JA在调控花药开裂、花丝伸长和花粉发育中有重要作用。本试验以茄子(Solanum melongena L.)功能型雄性不育系F13-1-7、T4和可育系142为材料,对茄子JA生物合成途径结构基因DAD1、LOX、AOS、AOC、 OPR3进行同源克隆,再利用实时定量PCR技术对可育系与不育系花蕾发育不同时期JA生物合成关键基因进行表达差异分析,以期探索茄子功能型雄性不育的可能原因,为揭示功能型雄性不育机理、茄子功能型雄性不育资源的应用研究提供一定依据。主要研究结果如下:1、以茄子花蕾cDNA为模板,克隆得到LOX基因,其片段长度2557bp,包含完整开放阅读框2508bp,预测编码836个氨基酸残基,与已经公布的其他物种的LOX基因具有较高同源性。蛋白预测分析表明其推导编码的氨基酸序列含有LH2结构域和Lipoxygenase超家族保守结构域。2、以茄子花蕾cDNA为模板,克隆得到AOC基因,其片段长度757bp,包含完整开放阅读框744bp,预测编码248个氨基酸残基,与已经公布的其他物种的AOC基因具有较高同源性。蛋白预测分析表明其推导编码的氨基酸序列含有Allence_ox_cyc超家族保守结构域。3、以茄子花蕾cDNA为模板,克隆得到OPR3基因,其片段长度1227bp,包含完整开放阅读框1191bp,预测编码397个氨基酸残基,与已经公布的其他物种的OPR3基因具有较高同源性。蛋白预测分析表明其推导编码的氨基酸序列含有OYE_like_FMN和TIM_phosphate_binding超家族保守结构域。4、以茄子花蕾DNA为模板,克隆得到DAD1基因,其片段长度1052bp,无内含子,包含完整开放阅读框1032bp,预测编码344个氨基酸残基,与已经公布的其他物种的DAD1基因具有较高同源性。蛋白预测分析表明其推导编码的氨基酸序列含有1个Esrerase_lipase超家族保守结构域。5、在整个花蕾发育过程中,总体上LOX在可育系与不育系中的表达水平动态变化趋势一致,开花前不育系中LOX的积累比可育系早。花蕾发育初期AOS、AOC和OPR3在可育系与不育系中的表达水平相近;花前2天到花后2天,这3个基因在可育系与不育系中的表达水平动态变化趋势相反。花前2天到开花当天LOX、AOS、AOC、OPR3这4个JA生物合成途径关键结构基因在可育系中大量积累,且都明显高于不育系,认为花前2天到开花当天这段时期是JA合成和花药开裂的关键时期。推测不育系中这4个基因的低水平表达影响其花药不开裂。不育系中LOX基因的积累比可育系早2个时期;在花后1天不育系LOX基因表达量增加,OPR3基因也达到表达量最高,认为可能与不育系花药不开裂有关。


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