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风信子花器官特征基因的分离及其表达的激素调节

李全梓  
【摘要】: 以风信子花被片为外植体,通过控制培养基中细胞分裂素和生长素的浓度,可诱导花芽的再生和控制产生花器官的种类,建立起离体花器官定向控制系统。该系统为研究激素调节花发育的分子机理提供了一个非常理想的实验系统。本研究从分离控制花器官特征的ABC基因HAP2、HPI1和HAG1为入手点,并对它们的表达进行了分析,主要结果和结论如下: 1.HAG1的cDNA全长1061bp,编码229个氨基酸。该基因的起始密码子后紧连着非常保守的MADS-box,其氨基酸序列与拟南芥C类基因AG的同源性为80%。 2.RNA分子杂交结果表明:HAG1特异性地在植株上花的雄蕊和心皮中表达:在高浓度激素培养诱导花芽形成过程中,第5天开始检测到外植体中有该基因的mRNA。而在低浓度激素和无激素的培养上培养至第10天的外植体中仍未检测到该基因的mRNA。进而,该基因在再生花芽的雄蕊和心皮中表达,而在花被片中未观察到杂交信号。 3.利用拟南芥转化系统分析了HAG1的功能。将HAG1正向插入含有35S启动子的表达载体pBI121中。然后,以根为外植体,利用农杆菌侵染法进行遗传转化。转基因植株花的表型类似与ap2突变体,其第一轮花器官萼片具有心皮的特征,顶端产生柱头状的乳突,边缘有胚珠产生。第二轮雄蕊化、花瓣变短或花瓣缺失。第三轮和第四轮发育正常。 4.HPI1亦为MADS-box基因,其cDNA全长888bp,编码210个氨基酸。 2 李全柠:风信子花器官特征基因的分离及其表达的激素调节 序列同源性比较表明HPH与拟南芥B类基因PI的同源性较高。然而,与PI不 同,HPH不仅在花被片和雄蕊中表达,而且在心皮中也表达。该基因亦在再生花 芽及其雄蕊中表达。 5.ANPZ的 CDNA全长 1597hp,编码区由 368个氨基酸组成。类似于拟南 芥的A类基因APZ,HAPZ亦含有10个氨基酸长的高度碱性的区域,该区域具有 核定位信号KKSR。HAPZ同样含有两个保守的重复区域,一个区域中形成a.螺 旋的氨基酸残基与APZ的完全相同,而另一个区域中形成。-螺旋g:氦基酸殁基与 APZ相比少9个氨基酸。RT-PCR结合Southern杂交分析表明,HAPZ在叶、花 被片、再生花芽的花被片和雄蕊中均表达。 6.根据序列的同源性比较和基因表达模式的分析,表明HAGI、HPIj和 HAPZ分别为AG、PI和APZ的同源基因。特别是ANGI过量表达的转基因植株 产生类似 QpZ突变体的花,并与 AG过量表达的转基因植株的表型相似,进一步 证实oGI为AG的同源基因。花芽再生过程中,激素激活了ffeGI基因的表达, 该基因的表达可能参与了再生花芽的诱导及其雄蕊和心皮的决定。而HPll和 HAPZ在外植体和再生花芽中均表达,它们的表达均不受外源激素的诱导。研究 结果为理解激素调节花发育的分子机理提供了新资料。


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