文心兰转化龙眼不同类型铁氧还蛋白基因提高抗病作用分析
- 格式:pdf
- 大小:1.01 MB
- 文档页数:6
热带作物学报2020, 41(12): 2387 2399Chinese Journal of Tropical Crops文心兰类原球茎形态建成及电子传递蛋白和凯氏带蛋白基因的极性表达模式分析王雪晶1,李蓉1,王姗姗1,张婧1,林玉玲1,陈裕坤1,林争春1,陈青青1,叶开温2,赖钟雄1*,徐涵1,3*1. 福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002;2. 台湾大学植物科学研究所,台湾台北 10617;3. 法国图卢兹综合科学研究所(IRIT-ARI),图卢兹 31300摘要:以文心兰‘柠檬绿’(Oncidium hybridum ‘Honey Angel’)为材料进行类原球茎发育过程的形态和结构观察,对其离体形态建成进行分析,并对类原球茎(protocorm-like body, PLB)分化过程中的顶部和基部组织以及组培苗的根、茎、叶中的凯氏带蛋白基因CASP和电子传递蛋白基因Fd(ferredoxin)、FNR(ferredoxin-NADP+ oxidoreductase)的表达模式进行分析。
结果显示:类原球茎在分化过程中逐步建立了两极性。
随着类原球茎的发育,自顶端向基部形成维管形成层,继而形成维管束;之后有叶原基产生并形成单子叶式茎尖结构和出现类原球茎胚轴的伸长,无胚根形成。
类原球茎形成幼苗后植株基部有侧根的产生。
实时荧光定量PCR结果表明:在根中高表达和在茎中高表达的CASP、FNR和Fd基因在类原球茎不同发育阶段和组织中存在极性的差异表达,参与了无胚根体细胞胚胎的生长发育过程。
综上所述,文心兰体细胞胚在发育过程中从弱分化器官向茎叶器官转变,形成兰花特有的非同步体细胞胚胎发育现象——类原球茎。
关键词:文心兰;类原球茎;离体形态建成;体细胞胚胎发生中图分类号:S682.31 文献标识码:AProtocorm-like Body Morphogenesis and Bipolar Expression Patterns Analysis of Electron Transfer Vectors and Casparian Strip Related Proteins Genes in Oncidium hybridumWANG Xuejing1, LI Rong1, WANG Shanshan1, ZHANG Jing1, LIN Yuling1, CHEN Yukun1,LIN Zhengchun1, CHEN Qingqing1, YE Kaiwen2, LAI Zhongxiong1*, XUHAN Xu1,3 *1. Institute of Horticulture of Biotechnology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China;2. Institute of Plant Science, Taiwan University, Taipei, Taiwan 10617, China;3. Institut de la Recherche Interdisciplinaire de Toulouse (IRIT-ARI), Toulouse 31300, FranceAbstract: The morphology and structure of the protocorm-like body (PLB) of Oncidium hybridum ‘Honey Angel’ dur-ing development were observed and the PLB in vitro morphogenesis was analyzed. The expression patterns of CASP (Casparian strip membrane domain protein) and electron transfer genes Fd (ferredoxin) and FNR (ferredoxin-NADP + oxidoreductase) in PLBs, roots, stems, and leaves of in vitro cultured seedlings and PLB apical and basal tissues during the PLB differentiation were further analyzed. The results showed that the PLBs gradually established polarity during the differentiation in which a vascular bundle was formed from the PLB sub-apical area to the basal part. Later, a leaf 收稿日期 2020-01-16;修回日期 2020-03-01基金项目 福建省高原学科建设经费项目(No. 102/71201801101);闽江学者奖励计划项目(No. MJJZ13-003);福建农林大学科技创新基金项目(No. CXZX2017189,No. CXZX2018076)。
文心兰侧花瓣转录组分析与调控唇瓣化变异相关转录因子的挖掘作者:曾思娴余让才范燕萍来源:《热带作物学报》2024年第05期关键词:文心兰;唇瓣化;转录组测序;差异表达基因中图分类号:S432.1 文献标志码:A兰科植物因其独特的花型倍受人们喜爱,MADS-box 转录因子是花的起始和发育过程中的关键调控成分,在参与花器官的发育、开花时间的调节等过程中均起着重要作用[1]。
ABCDE 模型由MADS-box 基因家族中的五类同源基因组成,这些基因通过相互作用共同决定花器官身份[2]。
因此,大多数关于兰花花器官发育的研究都集中在这些ABCDE 基因上,而关于调控兰花唇瓣发育的其他转录因子及下游相关调控网络仍不清晰,因此,探究其他相关调控机制对兰花植物分子育种具有重要意义。
文心兰是兰科文心兰属植物,因其独特的花型和艳丽的颜色是世界上具有较高观赏价值的切花品种[3]。
在长期的文心兰生长进化过程中,极易产生花型多样性,这种花型多样性主要体现在唇瓣的变化上,使其具有更高的观赏价值和生物学价值[4]。
因此揭示文心兰唇瓣多样性形成机制显得极其重要。
“花被密码模型”是目前被广泛接受的兰花花器官发育模型,该模型中,不同MADS-box 基因分别组成唇瓣复合物和萼片/花瓣复合物,这2 种蛋白复合物相互竞争决定兰花花器官身份形成[5],而文心兰花瓣形态结构多样化的其他调控网络研究仍鲜有报道。
本研究以柠檬绿文心兰(Oncidium. flexuosum‘Honey Angel’)和其侧花瓣唇瓣化变异种(突变体)为材料,对2 种侧花瓣进行RNA 转录组测序,通过MADS-box 及其他转录因子的差异表达挖掘调控文心兰唇瓣化变异关键转录因子,为建立文心兰唇瓣化变异调控关系网络,培育花型独特兰花新品种奠定基础。
1 材料与方法1.1 材料供試材料为种植在华南农业大学花卉研究中心种质资源圃中生长健壮的柠檬绿文心兰侧花瓣发生唇瓣化变异种(突变体),对照为柠檬绿文心兰(图1)。
西北植物学报,2019,39(10):1718-1724A c t aB o t .B o r e a l .GO c c i d e n t .S i n.㊀㊀d o i :10.7606/j .i s s n .1000G4025.2019.10.1718㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀h t t p ://x b z w x b .a l l jo u r n a l .n e t 收稿日期:2019G06G26;修改稿收到日期:2019G09G18基金项目:福建省自然科学基金(2017J 01063);福建省农业科学院科技创新团队(S T I T 2017G2G9);福建省农业科学院科研项目(A 2017G6)作者简介:林榕燕(1990-),女,硕士,助理研究员,主要从事花卉生物技术研究.E Gm a i l :l r y ya n @163.c o m ∗通信作者:钟淮钦,副研究员,主要从事观赏植物种质资源评价与生物技术研究.E Gm a i l :z h qe a s t @163.c o m 文心兰F T 同源基因的克隆及其表达分析林榕燕,方能炎,罗远华,黄敏玲,叶秀仙,钟淮钦∗(福建省农业科学院作物研究所,花卉研究中心,福建省特色花卉工程技术研究中心,福州350013)摘㊀要:F T (F l o w e r i n g L o c u sT )及其同源基因被认为是植物开花㊁花发育相关的重要基因.为了深入研究F T 同源基因的功能以及文心兰开花的分子机理,该研究以文心兰品种 金辉 为试验材料,基于转录组测序结果,克隆获得 金辉 F T 同源基因,命名为O n F T (G e n B a n k 登录号为MK 967676).O n F T 基因编码区长度为537b p,共编码178个氨基酸;生物信息学分析表明,该蛋白质分子量约为19.99k D ,可能是一种亲水性不稳定蛋白质,属于P E B P 家族蛋白;基于F T 的系统进化分析表明,文心兰与同科植物桃红蝴蝶兰的亲缘关系较近.q R T GP C R 分析结果显示,O n F T 在文心兰不同组织的表达差异较大,在花中表达量最高,在根中几乎不表达;O n F T 基因在幼嫩花芽中的表达量较低,并且在花的成熟过程中逐渐增加;O n F T 基因在叶片和假鳞茎中的表达量随成熟度的增长均呈先上升后降低的变化趋势,在中苗期的叶片和抽芽期的假鳞茎中表达量较高.关键词:文心兰;F T 同源基因;克隆;q R T GP C R 中图分类号:Q 785;Q 786;S 682.31文献标志码:AC l o n i n g a n dE x p r e s s i o nA n a l y s i s o f F T H o m o l o go u s G e n e f r o m O n c i d i u m J i n h u iL I N R o n g y a n ,F A N G N e n g y a n ,L U O Y u a n h u a ,HU A N G M i n l i n g ,Y EX i u x i a n ,Z H O N G H u a i qi n ∗(C r o p sR e s e a r c hI n s t i t u t e ,F l o w e rR e s e a r c h C e n t e r ,F u j i a n A c a d e m y o fA g r i c u l t u r a lS c i e n c e s ,F u j i a n E n g i n e e r i n g Re s e a r c h C e n t e rf o rC h a r a c t e r i s t i cF l o r i c u l t u r e ,F u z h o u350013,C h i n a)A b s t r a c t :F T (F l o w e r i n g Lo c u sT )a n d i t s h o m o l o g o u s g e n ew e r e c o n s i d e r e d t ob e i m p o r t a n t g e n e sw h i c h r e l a t e d t o p l a n t sb l o s s o m a n df l o w e rd e v e l o p m e n t .T ob e t t e rs t u d y t h ef u n c t i o no f t h e F T h o m o l o go u s g e n e a n d f l o w e r i n g m e c h a n i s mo f O n c i d i u m J i n h u i ,w e i s o l a t e d t h e F T h o m o l o go u s g e n en a m e d O n F T a n d i t sG e n B a n ka c c e s s i o nn u m b e rw a sMK 967676o n t h e b a s i s o f t r a n s c r i p t o m e s e q u e n c i n g r e s u l t s i n t h i s s t u d y .O n F T c o n t a i n s a 537b p o p e n r e a d i n g f r a m ew h i c h e n c o d i n g 178a m i n o a c i d s .B i o i n f o r m a t i c a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h em o l e c u l a rw e i g h t o fO n F T p r o t e i nw a s 19.99k Da n d t h i s p r o t e i nm i g h t b e a u n s t a b l e h yGd r o p h i l i c p r o t e i n .B e s i d e s ,t h e O n F T p r o t e i nb e l o n g e dt ot h eP E B Pf a m i l y .T h e p h y l o g e n e t i ca n a l ys i s s h o w e d t h a t O n c i d i u m w a s c l o s e l y r e l a t e d t o P h a l a e n o p s i s e qu e s t r i s f r o m O r c h i d a c e a e .q R T GP C Rr e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e r e l a t i v e e x p r e s s i o n o f O n F T g e n ew e r e d i f f e r e n t i n f o u r t i s s u e s ,w i t h t h e h i g h e s t e x pr e s Gs i o nw a s i n f l o w e r s a n d a l m o s t n o e x p r e s s e d i nr o o t .T h e e x p r e s s i o n l e v e l o f O n F T g e n e i n y o u n g f l o w e r b u d sw a s l o wa n d i n c r e a s e d g r a d u a l l y d u r i n g f l o w e rm a t u r a t i o n .T h ee x pr e s s i o no f O n F T g e n e i n l e a v e s a n d p s e u d o b u l b s i n c r e a s e d f i r s t a n d t h e n d e c r e a s e dw i t h t h e g r o w t h o fm a t u r i t y ,h i g h l y e x pr e s s e d i n l e a v e s o fm i d d l e s e e d l i n g s t a g e a n d p s e u d o b u l b s o f b u d d i n g s t a ge .K e y wo r d s :O n c i d i u m ;F T h o m o l o g o u s g e n e ;c l o n i n g ;q R T GP C R㊀㊀文心兰(O n c i d i u m)是兰科文心兰属植物的总称,又名跳舞兰㊁瘤瓣兰等,其花型奇特㊁花色鲜艳㊁分枝性好,具有较高的观赏价值[1].文心兰适应性广,发展前景极其广阔,切花消费是目前市场上文心兰的主要用途,主要集中于美国㊁日本和欧洲市场,且需求量不断上升[2].自然条件下,文心兰的花期多为9~11月,正值花卉消费淡季,花期与市场需求时期存在错位现象,制约了文心兰产业化发展进程.目前文心兰的花期调控主要通过调节设施光㊁温条件㊁施肥配比及喷施微量元素等栽培管理措施来进行,但这些措施还未能在规模化生产中解决花期集中的问题[3].因此,选育不同花期新品种成为了文心兰育种的重要方向,而常规育种手段对文心兰的生长习性㊁开花时间㊁花期长短影响不大,难以满足定向培育新品种的要求.文心兰开花调控分子机制是研究文心兰花期调控的重要组成部分,若能揭示文心兰开花调控的分子机制,可为花期调控技术研究提供理论依据.随着分子生物学的研究发展,兰花开花分子生物学方面的研究取得了较大的进展,开花相关基因及其功能的研究成为当今研究的热点,但是对文心兰开花相关基因的研究还很少[4].通过对拟南芥㊁水稻㊁矮牵牛和金鱼草等模式植物的研究,现已探明包括光周期㊁春化㊁自主促进㊁赤霉素㊁碳水化合物诱导和成花抑制途径等开花诱导途径调控植物成花[4G5].文心兰的开花除了受春化作用等影响外,其开花特性与光周期诱导存在着密切的关系.这些开花诱导途径主要通过调节F T㊁L F Y㊁S O C1等开花基因的表达水平来调节成花转换和控制开花时间.而在众多开花基因中,F T(F l o w e r i n g L o c u sT)基因备受关注,被认为是植物多个开花途径的整合因子,在调控植物开花过程中起重要作用[6].F T作为一个花期调控途径中的关键基因,位于多个开花途径的交汇点,其表达受上游基因C O的调控,而后与F D相互作用,共同促进下游基因A P1和L F Y 的表达,从而调控植物的开花[7G9].F T基因家族在成花转变过程中起重要作用,使得对F T基因分离和功能的研究发展很快,先后从拟南芥(A r a b i d o pGs i st h a l i a n a)[10]㊁毛环竹(P h y l l o s t a c h y s m e yGe r i)[11]㊁苹果(M a l u sˑd o m e s t i c a)[12]㊁墨兰(C y mGb i d i u ms i n e n s e)[13]等多种植物中克隆得到F T同源基因.研究表明,F T蛋白在植物体内经韧皮部组织由叶片转运到达茎端的分生组织处,进而调控下游基因的表达,最终促使植物开花[14].将苹果M dGF T基因通过根癌农杆菌介导法转入到番茄中,发现转基因番茄植株提前开花[15];将蕙兰(C y m b i d i u m f a b e r i)C f F T基因导入烟草(N i c o t i a n a t a b a c u m)进行异源表达,转基因烟草植株表现出早花表型[16].本课题组自主选育的文心兰切花新品系 金辉 的主花期为11月至翌年1月[17],要作为年宵花卉还需在花期调控上加强研究.鉴于F T及其同源基因在植物开花方面的重要性,若能揭示该基因在文心兰开花调控中的分子机制,通过分子育种技术改良开花时期,将对文心兰的可持续发展具有重要意义.因此,本研究以 金辉 叶片为材料,在转录组测序数据的基础上,采用R TGP C R技术克隆得到文心兰F T同源基因,并进行了生物信息学分析和定量表达分析,为后续文心兰F T同源基因的功能验证及文心兰的花期调控机理研究奠定基础.1㊀材料和方法1.1㊀材㊀料以文心兰 金辉 叶片为材料进行F T同源基因的克隆;以 金辉 盛花期的根㊁茎㊁叶㊁花,不同成熟度的假鳞茎和叶以及花发育不同阶段的花蕾㊁花朵等为材料,进行基因的定量表达分析.1.2㊀试验方法1.2.1㊀文心兰总R N A提取及c D N A第一链合成㊀采用通用植物总R N A提取试剂盒(B i o T e k e)进行文心兰不同组织总R N A提取,总R N A经1%琼脂糖凝胶电泳检测其完整性,经分光光度计检测其纯度,而后直接用于c D N A第一链的合成.c D N A第一链的合成采用P r i m e S c r i p t T MⅡ1s t S t r a n d c D N A S y n t h e s i sK i t试剂盒(T a K a R a),采用A P接头作为引物进行逆转录.1.2.2㊀文心兰F T同源基因c D N A序列扩增引物设计及P C R扩增㊀在转录组测序获得的预测F T 序列的基础上,设计1对引物F TGF(5ᶄGG C A A G AGC A T G T C G A G G G A T C C T T T A G T CG3ᶄ)和F TGR (5ᶄGC T C T G A T G A T A A G T C A A A T C C A T C C A C TGA G CG3ᶄ),以合成的c D N A第一链为模板,进行P C R扩增.扩增体系为25μL;P C R扩增程序:94ħ预变性4m i n;94ħ变性45s,53ħ退火45s,72ħ延伸40s;共35个循环;最后72ħ延伸10m i n. P C R扩增产物通过琼脂糖(1%)电泳进行检测后,回收目的片段,经连接㊁转化,挑选阳性克隆送至测序公司完成测序.1.2.3㊀生物信息学分析㊀将测序获得的序列翻译917110期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀林榕燕,等:文心兰F T同源基因的克隆及其表达分析成氨基酸序列后,利用在线蛋白质分析软件(E xGP A S y㊁C B S P r e d i c t i o n S e r v e r s㊁W o L F P S O R T㊁C o n s e r v e dD o m a i nS e a r c h㊁S O P MA等)对F T蛋白质的理化性质㊁跨膜结构㊁亚细胞定位㊁保守结构域㊁二级结构等进行分析.选取与本序列一致性较高的几个物种,通过D N AMA N进行序列多重比对分析;并利用M E G A5.0软件构建系统进化树.1.2.4㊀文心兰F T同源基因定量表达分析㊀本研究以A c t i n为内参基因,引物序列为A c t i nGF(5ᶄGA A T G T G C C T G C T A T G T A T G T T G C TG3ᶄ)和A cGt i nGR(5ᶄGG G G C A T A T C C T T C G T A G A T T G TG3ᶄ),利用引物F TGR TGF(5ᶄGG G T G A C A G A T A T C C C AGG A A A C A G C A A A T G CG3ᶄ)和F TGR TGR(5ᶄGG T TGG A A A T A C A T G G C G G C C A C A G G A G A G CG3ᶄ),采用S Y B RP r e m i xE xT a q T M试剂在A B I7500实时荧光定量P C R仪器上进行q R TGP C R反应,检测目的基因O n F T在文心兰不同阶段不同组织中的相对表达量.每个反应包括3个重复.其中,基因的相对表达量计算采用2-әәC t法[18].2㊀结果与分析2.1㊀文心兰F T同源基因O R F序列的获得以文心兰叶片c D N A为模板,采用引物F TGF㊁F TGR进行P C R扩增,得到一条约550b p的条带(图1),经连接㊁转化㊁测序,获得文心兰F T同源基因序列,命名为O n F T.O n F T包含一个长度为537b p的完整开放阅读框(O R F),共编码178个氨基酸,G e n B a n k登录号为MK967676.2.2㊀O n F T基因序列的生物信息学分析O n F T编码一个178氨基酸的蛋白质,含有一个典型的磷脂酰乙醇胺结合蛋白(P E B P)结构域(3~171a a),属于P E B P家族(图2).O n F T理论分子量为19.99k D,等电点为7.73,分子式为C884H1373N253O262S8,其中缬氨酸(V a l)㊁精氨酸(A r g)和脯氨酸(P r o)所占比重较大,比例分别为10.7%㊁8.4%和7.9%,半胱氨酸(C y s)㊁组氨酸(H i s)和色氨酸M.D L2000;1.O n F T图1㊀文心兰F T同源基因的克隆F i g.1㊀C l o n i n g o f F T h o m o l o g o u s g e n e f r o m O n c i d i u mA c.菠萝(X P_020106515.1);A o.芦笋(X P_020253442.1);D c.铁皮石斛(X P_028550799.1);E g.油棕(X P_010912811.1);L p.黑麦草(A M B21813.1);M a.小果野蕉(X P_009385785.1);O b.短花药野生稻(X P_006652439.1);O n.文心兰(M K967676);P d.海枣(X P_026661011.1); P e.桃红蝴蝶兰(X P_020584574.1);S b.高粱(X P_002446704.1);S i.谷子(X P_004953015.1);方框为P EB P家族蛋白的2个保守元件图2㊀文心兰O n F T氨基酸序列与其他植物多重比对A c.A n a n a s c o m o s u s(X P_020106515.1);A o.A s p a r a g u s o f f i c i n a l i s(X P_020253442.1);D c.D e n d r o b i u mc a t e n a t u m(X P_028550799.1);E g.E l a e i s g u i n e e n s i s(X P_010912811.1);L p.L o l i u m p e r e n n e(AM B21813.1);M a.M u s a a c u m i n a t a(X P_009385785.1);O b.O r y z a b r a c h y a n t h a(X P_006652439.1);O n.O n c i d i u m(MK967676);P d.P h o e n i xd a c t y l i f e r a(X P_026661011.1);P e.P h a l a e n o p s i s e q u e s t r i s(X P_020584574.1);S b.S o r g h u mb i c o l o r(X P_002446704.1);S i.S e t a r i a i t a l i c a(X P_004953015.1);T h eb o x e s a r e t w o c o n s e r v a t i v e e l e m e n t o f P E B P p r o t e i nF i g.2㊀M u l t i p l e a l i g n m e n t o f t h e a m i n o a c i d s e q u e n c e s o fF Ta m o n g O n c i d i u m a n do t h e r p l a n t s0271西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀39卷(T r p)含量最低,仅为1.7%.该蛋白质不稳定系数为40.72,将其归为不稳定蛋白质;总平均疏水指数(G R A V Y )为-0.387,预测它是一个亲水性蛋白质.此外,O n F T 蛋白质不具有跨膜结构,定位于细胞质(c y t o )的可能性最大,由此可以推测该蛋白质主要在细胞质中参与代谢活动.其二级结构包括无规则卷曲(r a n d o mc o i l )51.69%㊁延伸链(e x t e n d Ge d s t r a n d )29.21%㊁a G螺旋(a l ph ah e l i x )14.61%和βG转角(b e t a t u r n )4.49%.2.3㊀O n F T 蛋白同源分析比对与进化分析利用D N A N A N 软件将文心兰O n F T 基因推导的氨基酸序列与其他植物F T 同源基因的氨基酸序列进行同源比对分析,结果显示,O n F T 与兰科中的桃红蝴蝶兰P e F T 和铁皮石斛D c F T 的蛋白序列相似性较高,分别达到92%和90%.通过比对还发现O n F T 含有P E B P 家族蛋白共有的2个保守元件,分别是D P D x P 元件和G I H R 元件(图2).从N C B I 数据库中下载具有代表性的16种不同物种的F T 蛋白质序列,结合文心兰 金辉 O n F T 的蛋白质序列,采用M E G A 5.0软件分析构建系统进化树.由图3可知,O n F T 蛋白与同为兰科植物的桃红蝴蝶兰和铁皮石斛亲缘关系较近.2.4㊀文心兰O n F T 基因定量表达分析对内参基因A c t i n 及O n F T 基因引物的熔解曲线进行分析发现,二者的熔解曲线均为单峰,表明引物特异性强,没有非特异性扩增出现,可用于下一步分析.为了研究O n F T 基因在文心兰不同组织中的差异,我们分别提取了开花时期文心兰的根㊁茎㊁图3㊀文心兰 金辉 F T 与其他物种F T 蛋白的系统进化分析F i g .3㊀P h y l o g e n e t i c a n a l ys i s o fF Ti n O n c i d i u m J i n h u i a n do t h e r p l a n t s叶㊁花的R N A ,逆转录获得c D N A ,以此为模板,通过实时荧光定量P C R 分析O n F T 基因的表达水平,其相对表达量见图4.O n F T 基因在不同组织中的相对表达量表现为花>叶>茎>根;在根中几乎不表达,在花中的表达量是根中的1106倍.此外,比较了O n F T 基因在不同发育阶段的花蕾㊁花朵以及不同成熟度的假鳞茎㊁叶(图5)中的表达量.由图6可知,在花发育的初期,O n F T 基因的表达量均很低,在F 4(即将开放的花蕾)中,其表达量迅速增长,且直至完全开放期均保存较高水平.由图7可知,O n F T 基因在不同成熟度假鳞茎中的表达量均低于叶片中,且在假鳞茎中基因表达量的发展趋势总体上呈现为先上升后降低,在假鳞茎P B 3(抽芽期)中表达量有个小高峰,在叶中表达量同样表现为先上升后下降的变化趋势,在叶片L 2(中苗期)中的表达量最高.不同小写字母代表差异显著(P <0.05);图6㊁7同图4㊀文心兰不同组织中O n F T 基因的相对表达量D i f f e r e n t n o r m a l l e t t e r s r e p r e s e n t e d s i gn i f i c a n t d i f f e r e n c e (P <0.05);T h e s a m e a sF i g .6a n dF i g.7F i g .4㊀E x pr e s s i o n l e v e l s o f O n F T i nd i f f e r e n t t i s s u e s o f O n c i d i um图6㊀文心兰花发育不同阶段O n F T 基因的相对表达量F i g .6㊀E x pr e s s i o n l e v e l s o f O n F T i nd i f f e r e n t f l o w e r g r o w t hs t a ge s of O n c i d i u m 127110期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀林榕燕,等:文心兰F T 同源基因的克隆及其表达分析L 1.小苗期叶片;L 2.中苗期叶片;L 3.抽芽期叶片;L 4.花蕾期叶片;L 5.盛花期叶片;P B 1.小苗期假鳞茎;P B 2.中苗期假鳞茎;P B 3.抽芽期假鳞茎;P B 4.花蕾期假鳞茎;P B 5.盛花期假鳞茎;F 1.绿色小花蕾;F 2.带条纹的绿色花蕾;F 3.转色期的花蕾;F 4.即将开放的花蕾;F 5.半开放的花朵;F 6.完全开放的花朵;图6㊁7同图5㊀文心兰 金辉 不同成熟度假鳞茎和叶及不同发育阶段的花L 1.L e a v e s a t s e e d l i n g s t a g e ;L 2.L e a v e s a tm i d d l e s e e d l i n g s t a g e ;L 3.L e a v e s a t b u d d i n g s t a g e ;L 4.L e a v e s a t b u d s t a g e ;L 5.L e a v e s a t f l o w e r i n g s t a g e ;P B 1.P s e u d o b u l b s a t s e e d l i n g s t a g e ;P B 2.P s e u d o b u l b s a tm i d d l e s e e d l i n g s t a g e ;P B 3.P s e u d o b u l b s a t b u d d i n g s t a g e ;P B 4.P s e u d o b u l b s a t b u d s t a g e ;P B 5.P s e u d o b u l b s a t f l o w e r i n g s t a g e ;F 1.G r e e nb u d ;F 2.G r e e nb u dw i t hs t r i p e ;F 3.B u d i n c o l o r c h a n g i n gp e r i o d ;F 4.B u d t h a t a r e n o t f u l l y o p e n ;F 5.H a l f Go p e n f l o w e r s ;F 6.F u l l l y o p e n f l o w e r s ;T h e s a m e a sF i g .6a n dF i g.7F i g .5㊀D i f f e r e n tm a t u r i t yp e s u d o b u l b s a n d l e a v e s a n dd i f f e r e n t g r o w t hs t a ge s of f l o w e r s i n O n c i d i u m J i n h u i图7㊀文心兰不同成熟度假鳞茎和叶中O n F T基因的相对表达量F i g .7㊀E x p r e s s i o n l e v e l s o f O n F T i nd i f f e r e n tm a t u r i t ype s u d o b u l b s a n d l e a v e s of O n c i d i u m 3㊀讨㊀论开花是高等植物从营养生长转变为生殖生长的重要过程,这一过程受到众多开花基因的调控,F T(F l o w e r i n gl o c u sT )及其同源基因处在不同植物成花诱导途径的交汇点上,被认为是重要的开花整合因子,在植物开花诱导中发挥着关键作用[19G20].F T蛋白被认为是人们长期寻找的 成花素 ,它在叶片产生,通过韧皮部向茎顶端分生组织转移,从而诱导成花[21].随后,F T 及其同源基因在植物开花调控中的重要性受到研究者的关注,在多个物种中克隆获得F T 的同源基因,并且通过转基因等分子遗传手段对其调控开花时间的功能进行验证,过量表达可促进并加速成花,缩短了幼年期,而其功能失活时则推迟开花[22G26].克隆分析文心兰F T 同源基因,有利于深入研究F T 同源基因在文心兰花发育中的调控作用.本研究在文心兰 金辉 叶片中克隆获得了F T同源基因,将其编码的氨基酸序列用B L A S T 进行比对,发现该序列与桃红蝴蝶兰F T 同源基因编码的氨基酸序列的相似性最高,为92%,与其他植物相对应的氨基酸序列也有较高的相似,说明不同物种间F T 基因序列是非常保守的[27].对文心兰O n GF T 蛋白质进行生物信息学分析,发现该蛋白质属于亲水性的不稳定蛋白质,属于P E B P 家族,含有高度保守的P E B P 域,该结构域被证明与信号传导密切相关[28],也说明了本研究克隆获得的O n F T 基因为潜在的F T 同源基因.不同植物中,F T 同源基因的个数有所差异,如葡萄(V i t i sv i n i f e r a )[29]至少有5个以上的F T 同源基因,水稻(O r yz a s a t i v a )[30]有19个,玉米(Z e a m a ys )[31]中有25个.本研究中获得的O n F T 基因序列与曾报道的文心兰 南茜 [32]和文心兰 蜜2271西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀39卷糖 [33]F T同源基因序列存在较大差异,说明文心兰中可能也存在多个F T同源基因.通过F T进化树分析发现,文心兰 金辉 与同为兰科植物的桃红蝴蝶兰和铁皮石斛的亲缘关系较近,但与双子叶植物及文心兰 南茜 和文心兰 蜜糖 的F T亲缘关系较远,说明F T分布存在种属特异性,也证明了即使是同一物种,F T同源基因序列仍有较大差异,这可能与其在植物中所行使的功能不同有关.F T同源基因在植物开花㊁花器官发育以及成花诱导过程中扮演着重要角色,其主要在植物叶片和花中特定表达,且在韧皮部和茎中过量表达,可明显降低营养生长,促进植物提早开花[34].q R TGP C R 结果表明,文心兰 金辉 O n F T基因在盛花阶段不同组织器官中的表达差异较大,在根中几乎不表达,结果与F T同源基因在 南茜 [32]和 蜜糖 [33]品种的表达情况一致;值得一提的是,O n F T基因在 金辉 盛花期的花朵中表达量较高,与在 南茜 [30]中的表达情况一致,但在 蜜糖 [33]中花器官没有检测到F T同源基因的表达.试验中还检测了O n F T基因在不同发育阶段花芽中的表达情况,O n F T基因在幼嫩花芽中的表达量较低,并且在花的成熟过程中逐渐增加.这一模式与该基因在番木瓜(C a r i c a p a p a y a)[35]中的表现形式相同,但与其在文心兰 南茜 [32]㊁蕙兰[16]花的成熟过程中逐渐降低的表达情况不同.同时,本研究发现,O n F T基因在 金辉 叶片和假鳞茎中的表达量随成熟度的增长均呈现为先上升后降低的变化趋势,不同的是在叶片中的表达量高峰比在假鳞茎中提早了一个时期,结果从侧面印证了F T同源基因从叶片产生,通过韧皮部向茎顶端分生组织转移,从而诱导成花这一论点.通过比较3个F T同源基因在文心兰不同品种中的表达情况,发现三者间不仅仅在基因序列上存在差异,在基因功能方面同样存在差异,但不可否认的是,三者都与开花进程存在相关性,同时推测O n F T基因可能在文心兰 金辉 花发育过程中发挥着重要作用.本研究克隆获得一个新的文心兰F T同源基因,对其序列信息以及结构分析,可为后期更系统深入研究该基因的生物学功能,通过分子生物学手段调节F T同源基因的表达,进而为研究F T同源基因在文心兰花期调控中的分子机制奠定基础,同时也为今后利用基因工程技术定向改良花期和品种创新提供基因资源.参考文献:[1]㊀崔广荣,刘云兵,张俊长,等.文心兰组织培养的研究[J].园艺学报,2004,31(2):253G255.C U IGR,L I U YB,Z H A N GJ C,e t a l.S t u d i e s o n t i s s u e c u lGt u r e o f O n c i d i u m[J].A c t a H o r t i c u l t u r a eS i n i c a,2004,31(2):253G255.[2]㊀程潇筱,尹俊梅,杨光穗.文心兰花期调控技术的现状与展望[J].华南热带农业大学学报,2007,13(4):55G57.C H E N G XX,Y I NJM,Y A N GGS.S t a t u s q u o a n d p r o s p e c to f f l o r e s c e n c e c o n t r o l l o n g t e c h n i q u e s o f O n c i d i u m i nC h i n a[J].J o u r n a l o f S o u t hC h i n aU n i v e r s i t y o f T r o p i c a lA g r i c u l t u r e,2007,13(4):55G57.[3]㊀张永柏.文心兰花期调控技术研究[J].中国农学通报,2008,24(11):315G318.Z H A N G Y B.S t u d y i nf l o r e s c e n c ec o n t r o l o f O n c i d i u m[J].C h i n e s e A g r i c u l t u r a l S c i e n c eB u l l e t i n,2008,24(11):315G318.[4]㊀陆顺教,易双双,廖㊀易,等.兰花花期调控技术及相关分子生物学研究进展[J].江苏农业科学,2017,45(18):25G30.L US J,Y I SS,L I A OY,e t a l.R e s e a r c h p r o g r e s s o n r e g u l aGt i o n t e c h n o l o g y o fO r c h i d f l o w e r i n g a n d r e l a t e dm o l e c u l a r b i o lGo g y[J].J i a n g s uA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s,2017,45(18):25G30.[5]㊀徐㊀雷,贾飞飞,王利琳.拟南芥开花诱导途径分子机制研究进展[J].西北植物学报,2011,31(5):1057G1065.X UL,J I AFF,WA N GLL.P r o g r e s s e s o nm o l e c u l a rm e c h aGn i s m s o f f l o w e r i n g t r a n s i t i o n i n A r a b i d o p s i s[J].A c t aB o t a n iGc aB o r e a l iGO c c i d e n t a l i aS i n i c a,2011,31(5):1057G1065.[6]㊀冯㊀璐,王㊀业,何利明,等.水曲柳花发育相关F m F T基因克隆㊁表达及生物信息学分析[J].分子植物育种,2018,16(5):1454G1460.F E N GL,WA NG Y,H E L M,e t a l.C l o n i n g,e x p r e s s i o n,a n db i o i n f o r m a t ic s a n a l y s i s o f F M F T g e n e i n F r a x i n u sm a n dGs h u r i c a r e l a t e dt of l o w e rde v e l o p m e n t[J].M o l e c u l a rP l a n tB r e e d i n g,2018,16(5):1454G1460.[7]㊀L A U R E N TC,C O R A LV,S E O N G H O EJ,e t a l.F T p r o t e i n m o v e m e n t c o n t r i b u t e st ol o n gGd i s t a n c es i g n a l i n g i nf l o r a l i nGd u c t i o no f A r a b i d o p s i s[J].S c ie n c e,2007,316(5827):1030G1033.[8]㊀L I N M K,B E L A N G E R H,L E E YJ,e t a l.F L OW E R I N G L O C U ST p r o t e i nm a y a c t a s t h e l o n gGd i s t a n c e f l o r i g e n i c s i g n a l i n t h e c u c u r b i t s[J].P l a n t C e l l,2007,19(5):1488G1506.[9]㊀B O H L E N I U S H,HU A N G T,C H A R B O N N E LGC AM P A A L,e t a l.C O/F T r e g u l a t o r y m o d u l e c o n t r o l s t i m i n g o f f l o w e rGi n g a n d s e a s o n a l g r o w t hc e s s a t i o n i n t r e e s[J].S c i e n c e,2006,312(5776):1040G1043.[10]㊀A R A K IT,K O B A Y A S H IY,K A Y A H,e t a l.T h e f l o w e rGi n gGt i m e g e n e F T a n dr e g u l a t i o no f f l o w e r i n g i n A r a b i d o p s i s[J].J o u r n a l o f P l a n tR e s e a r c h,1998,111(2):277G281.[11]㊀H I S AM O T O Y,K A S H I WA G IH,K O B A Y A S H IM.U s e o ff l o w e r i n gg e n e F L OWE R I N GL O C U S T(F T)h o m o l o g si nt h e p h y l o g e n e t i ca n a l y s i so fb a m b u s o i da n de a r l y d i v e r g i n gg r a s s e s[J].J o u r n a lo f P l a n t R e s e a r c h,2008,121(5):451G461.[12]㊀T R A N K N E RC,L E HMA N NS,H O E N I C K A H,e t a l.OGv e rGe x p r e s s i o no fa n F TGh o m o l o g o u s g e n eo fa p p l ei n d u c e s327110期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀林榕燕,等:文心兰F T同源基因的克隆及其表达分析e a r l yf l o w e r i ng i na n n u a l a n d p e r e n n i a l p l a n t s[J].P l a n t a,2010,232(6):1309G1324.[13]㊀黄玮婷,吴博文,方中明.墨兰F T同源基因的时空表达及功能分析[J].安徽农业大学学报,2017,44(1):135G141.HU A N G W T,WUB W,F A N GZM.T e m p o r a l a n d s p a t i a le x p r e s s i o na n df u n c t i o n a l a n a l y s i s o f F T h o m o l og o u s g e n e s i nC y m b i d i u ms i n e n s e[J].J o u r n a l o f A n h u iA g r i c u l t u r a lU n iGv e r s i t y,2017,44(1):135G141.[14]㊀T U R C KF,F O R N A R AF,C O U P L A N DG.R e g u l a t i o n a n d iGd e n t i t y o f f l o r i g e n:F L OW E R I N G L O C U S T m o v e sc e n t e rs t a g e[J].A n n u a lR e v i e wo f P l a n tB i o l o g y,2008,59(1):573G594.[15]㊀李伟明,王双双,姚玉新,等.苹果M d F T基因对番茄的遗传转化[J].园艺学报,2009,36(9):1255G1260.L IW M,WA N GSS,Y A OYX,e t a l.G e n e t i c t r a n s f o r m aGt i o no f a p p l e M d F T g e n e i n t o t o m a t o[J].A c t aH o r t i c u l t u r a eS i n i c a,2009,36(9):1255G1260.[16]㊀孙崇波,向㊀林,李小白,等.蕙兰F l o w e r i n g l o c u sT基因的克隆及其对开花的影响[J].中国农业科学,2013,46(7):1419G1425.S U NCB,X I A N GL,L IXB,e t a l.I s o l a t i o no f f l o w e r i n g l o c u sT o r t h o l o g a n dt h ee f f e c t so nb l o o m i n g o f C y m b i d i u mf a b e r i[J].S c i e n t i aAg r i c u l t u r aS i n i c a,2013,46(7):1419G1425.[17]㊀罗远华,林㊀兵,叶秀仙,等.高产优质文心兰新品种金辉的选育[J].福建农业学报,2019,34(1):40G45.L U O Y H,L I NB,Y EXX,e t a l.B r e e d i n g a h i g hGy i e l d p r eGm i u m O n c i d i u m,J i n h u i[J].F u j i a n J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a lS c i e n c e s,2019,34(1):40G45.[18]㊀S C HM I T T G E N TD,L I V A K KJ.A n a l y z i n g r e a lGt i m eP C Rd a t ab y t h ec o m p a r a t i v eC T me t h o d[J].N a t u r eP r o t o c o l s,2008,3(6):1101G1108.[19]㊀N A K A N O Y,H I G U C H IY,Y O S H I D A Y,e t a l.E n v i r o nGm e n t a l r e s p o n s e s o f t h e F T/T F L1g e n e f a m i l y a n dt h e i r i nGv o l v e m e n t i nf l o w e r i n d u c t i o ni n F r a g a r i aˑa n a n a s s a[J].J o u r n a l o f P l a n tP h y s i o l o g y,2015,177:60G66.[20]㊀S MA R T M,R O D E N LC.I n i t i a t i o no f f l o w e r i n g i n P r o t e ac o m p a c t aˑP r o t e an e r i i f o l i a h y b r id C a r n i v a l c o i n c i de sw i t he x p r e s s i o no f t h e F L OWE R I N GL O C U S T h o m o l o g u e[J].P l a n t M o l e c u l a r B i o l o g y R e p o r t e r,2014,32(2):372G381.[21]㊀HU A N G T,B O H L E N I U S H,E R I K S S O N S,e t a l.T h e m R N Ao f t h e A r a b i d o p s i s g e n e F T m o v e s f r o ml e a f t o s h o o ta p e xa n d i n d u c e s f l o w e r i n g[J].S c i e n c e,2005,309(5741):1694G1696.[22]㊀L I F S C H I T ZE,E S H E D Y.U n i v e r s a l f l o r i g e n i c s i g n a l s t r i gGg e r e db y F T h o m o l o g u e sr e g u l a t e g r o w t ha n df l o w e r i n g c yGc l e s i n p e r e n n i a ld a yGne u t r a l t o m a t o[J].J o u r n a l of E x p e r iGm e n t a lB o t a n y,2006,57(13):3405G3414.[23]㊀L IW M,T A O Y,Y A O YX,e t a l.E c t o p i c o v e rGe x p r e s s i o n o f t w oa p p l e f l o w e r i n g l o c u s T h o m o l o g u e s,M d F T1a n dM d F T2,r e d u c e s j u v e n i l e p h a s e i n A r a b i d o p s i s[J].B i o l o g i aP l a n t a r u m,2010,54(4):639G646.[24]㊀L IR H,WA N GAK,S U NSL,e t a l.F u n c t i o n a l c h a r a c t e rGi z a t i o no f F T a n d M F T o r t h o l o gg e n e s i no r c h i d(D e n d r o b iGu mn o b i l e L i n d l)t h a t r e g u l a t e t h ev e g e t a t i v e t or e p r o d u c t i v et r a n s i t i o n i n A r a b i d o p s i s[J].P l a n t C e l l,T i s s u e a n dO r g a nC u l t u r e(P C T O C),2012,111(2):143G151.[25]㊀Y A R U R A,S O T O E,L EÓN G,e t a l.T h es w e e tc h e r r y (P r u n u s a v i u m)F L OWE R I N GL O C U ST g e n e i s e x p r e s s e dd u r i n g f l o r a l b u dde t e r m i n a t i o na n d c a n p r o m o t ef l o w e r i ng i naw i n t e rGa n n u a l A r a b i d o p s i s a c c e s s i o n[J].P l a n tR e p r o d u cGt i o n,2016,29(4):311G322.[26]㊀X I A O G H,L IBJ,C H E N H J,e t a l.O v e r e x p r e s s i o no f P v C O1,a b a m b o oC O N S T A N SGL I K E g e n e,d e l a y s f l o w e r i n gb y r e d uc i n g e x p r e s s i o no f t h e F T g e n e i nt r a n s g e n i c A r a b iGd o p s i s[J].B M CP l a n tB i o l o g y,2018,18:232.[27]㊀李㊀翔,侯㊀璐,康亚璇,等. 冬枣 F T同源基因克隆及表达分析[J].果树学报,2017,34(11):1374G1384.L IX,H O UL,K A N GYX,e t a l.C l o n i n g a n d e x p r e s s i o n aGn a l y s i so f F T h o m o l o g o u s g e n ei n Z i z i p h u s j u j u b a M i l l.D o n g z a o [J].J o u r n a l o f F r u i tS c i e n c e,2017,34(11):1374G1384.[28]㊀B A N F I E L D M J,B R A D Y R L.T h e s t r u c t u r eo f A n t i r r h iGn u m c e n t r o r a d i a l i s p r o t e i n(C E N)s u g g e s t s a r o l e a s ak i n a s e r e g u l a t o r[J].J o u r n a l o f M o l e c u l a rB i o l o g y,2000,297(5):1159G1170.[29]㊀C A RM O N A MJ,C A L O N J E M,MA R TÍN E ZGZ A P A T E RJ M.T h e F T/T F L1g e n e f a m i l y i n g r a p e v i n e[J].P l a n tM oGl e c u l a rB i o l o g y,2007,63(5):637G650.[30]㊀C H A R D O N F,D AM E R V A L C.P h y l o g e n o m i ca n a l y s i so f t h eP E B P g e n e f a m i l y i n c e r e a l s[J].J o u r n a l o f M o l e c u l a rEGv o l u t i o n,2005,61(5):579G590.[31]㊀D A N I L E V S K A Y A O N,M E N G X,H O UZL,e t a l.A g eGn o m i ca n d e x p r e s s i o n c o m p e n d i u m o ft h ee x p a n d e d P E B Pg e n e f a m i l y f r o m m a i z e[J].P l a n tP h y s i o l o g y,2008,146(1):250G264.[32]㊀H O U CJ,Y A N GCH.F u n c t i o n a l a n a l y s i s o f F T a n d T F L1o r t h o l o g s f r o mo r c h i d(O n c i d i u mG o w e rR a m s e y)t h a t r e g uGl a t e t h e v e g e t a t i v e t or e p r o d u c t i v et r a n s i t i o n[J].P l a n t a n dC e l lP h y s i o l o g y,2009,50(8):1544G1557.[33]㊀袁秀云,梁㊀芳,蒋素华,等.文心兰一个P E B P家族基因的克隆㊁表达及载体构建[J].江西农业大学学报,2014,36(6):1380G1386.Y U A N X Y,L I A N G F,J I A N G S H,e t a l.C l o n i n g,e xGp r e s s i o n a n d v e c t o r c o n s t r u c t i o n o f a P E B P f a m i l y g e n e i n O nGc id i u m[J].A c t a A g r i c u l t u r ae U n i v e r s i t a t i sJ i a n g x i e n s i s,2014,36(6):1380G1386.[34]㊀T A K A D AS,G O T O K.T E R M I N A LF L OW E R2,a n A r aGb i d o p s i s h o m o l o g o f H E T E R O C H R OMA T I N P R O T E I N1,c o u n t e r a c t st h ea c t i v a t i o n o f F L OW E R I N G L O C U S T b yC O N S T A N S i n t h e v a s c u l a r t i s s u e s o f l e a v e s t o r e g u l a t e f l o wGe r i n g t i m e[J].P l a n t C e l l,2003,15(12):2856G2865.[35]㊀刘锴栋,冯少娴,盘耀亮,等.番木瓜开花相关基因C p F T1及启动子的克隆与表达分析[J].园艺学报,2016,43(12):2359G2368.L I U KD,F E N GSX,P A N YL,e t a l.C l o n i n g a n d e x p r e sGs i o na n a l y s i so f C p F T1g e n ea n di t s p r o m o t e r f r o m p a p a y a[J].A c t aH o r t i c u l t u r a eS i n i c a,2016,43(12):2359G2368.(编辑:宋亚珍)㊀㊀4271西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀39卷。
拟南芥铁氧还蛋白基因缺失促进花期提前的初步研究刘兵;魏海轩;苏建斌;张洋;王金发;王宏斌;冯冬茹【摘要】In Arabidopsis thaliana, the red and far-red light photoreceptors phytochromes (PHYs) act to involve in regulatingflowering.Phytochromobilin synthase (HY2) synthesizes the open chain tetrapyrrole chromophore which is essential to the light-sensing functionof phytochromes , and it is a member of the ferredoxin-dependent bilin reductases (FDBRs).Here, we found a Ds-T-DNA insertion line of Arabidop-sis thaliana for the gene encoding the most major ferredoxin (Fd2,At1g60950), which can promote flowering in the process of growth both under long-day and short-day conditions.In this report we show that lossof AtFd2c an promote flowering, AtFd2 interacts with AtHY2 in the chloroplast, and Fd2-KO mutants are impaired in the responses mediatedby phytochromes .Together, these results implicate that loss of AtFd2 may promote flowering by impairing the physiology function of phytochromes .% 拟南芥的红光/远红光受体光敏色素(PHYs)参与花期调节过程,而铁氧还蛋白色素还原酶(FD-BRs)的一种---植物色素合成酶(HY2)对于光敏色素的合成是必不可少的。
热带作物学报2020, 41(4): 745 754Chinese Journal of Tropical Crops文心兰HSP70基因的克隆及表达分析冯保云,李蓉,赖钟雄,林玉玲*福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002摘要:为研究文心兰热激蛋白70基因(命名为OnHSP70)的分子特性及表达特点,以文心兰‘柠檬绿’(Oncidium hybridum ‘Honey Angel’)为材料,采用RT-PCR技术克隆OnHSP70,利用生物信息学方法分析其分子特性,通过qRT-PCR 技术分析其在不同组织及不同非生物胁迫处理下的表达特点。
生物信息学分析表明:该基因开放阅读框为1944 bp,编码647个氨基酸,翻译的蛋白为稳定蛋白,属于HSP70超家族,其蛋白二级结构由41.11%的α-螺旋、17.77%的延伸链、7.73%的β-转角和33.38%的无规卷曲组成,具有2个高度保守的功能域。
聚类分析表明:该蛋白与铁皮石斛和深圳拟兰的HSP70亲缘关系较近。
qRT-PCR分析表明:文心兰HSP70在4种不同组织器官中具有表达差异性,在花中的表达量最高;高温处理后基因的表达量明显上升;40 ℃高温胁迫4 h时表达量达峰值;茉莉酸甲酯及水杨酸处理时表达量呈现下调响应。
本研究为后期该基因功能研究及提高文心兰对高温的适应性提供理论基础。
关键词:文心兰;HSP70;克隆;非生物胁迫;表达分析中图分类号:Q786;Q949.718.43 文献标识码:ACloning and Expression Analysis of HSP70 in Oncidium hybridum FENG Baoyun, LI Rong, LAI Zhongxiong, LIN Yuling*Institute of Horticultural Biotechnology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, ChinaAbstract: In order to study the molecular characteristics of the heat shock protein gene (named OnHSP70) and its expression patterns in O. hybridum ‘Honey Angel’, OnHSP70 was cloned by RT-PCR, its molecular characteristics was analyzed by bioinformatics, and its expression patterns in different tissues and under different abiotic stress treatment were carried out by qRT-PCR. Bioinformatics analysis showed that the open reading frame of the gene was 1944 bp, encoding 647 amino acids, and the translated protein was a stable protein belonging to the HSP70 superfamily. The secondary structure of the protein consisted of 41.11% α-helix, 17.77% extended chain, 7.73% β-turn and 33.38% random coil, and had two highly conserved functional domains. Clustering analysis showed the protein had closely relative to HSP70 from Dendrobium catenatum and Apostasia shenzhenica. qRT-PCR analysis showed OnHSP70 differentially expressed in four tissues and the highest expression level was found in flowers; the expression of OnHSP70 gene increased significantly after high temperature treatment, and reached the peak under 40 ℃ for 4 h treatment; OnHSP70 showed down-regulated under methyl jasmonate and salicylic acid treatment. The study would provide a theoretical basis for studying the gene function and improving the adaptability to high temperature of Oncidium hybridum.Keywords: Oncidium hybridum; HSP70; cloning; abiotic stress; expression analysisDOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.04.016文心兰(Oncidium hybridum)是兰科(Orchi-daceae)文心兰属(Oncidium),又名吉祥兰、收稿日期 2019-07-10;修回日期 2019-08-25基金项目 福建省高原学科建设经费(No. 102/71201801101);福建省科技重大专项专题(No. 2015NZ0002-1);特色园艺作物生物技术及产业化服务团队(No. 11899170112)。
不同品种龙眼花营养成分分析黄石连;冯建平;韩冬梅;郭栋梁;吕新民;李建光【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2022(49)6【摘要】【目的】探究龙眼花的营养成分,比较不同品种龙眼花营养成分差异,为探究龙眼花的深加工以及综合利用提供依据。
【方法】通过考马斯亮蓝法、蒽酮法、2,4-二硝基苯肼比色法分别测定21个不同品种龙眼雌花和雄花可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C含量;利用主成分分析对21个品种龙眼雌雄花营养成分进行综合评价,同时利用聚类分析将其归类。
【结果】龙眼雄花可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C含量高于雌花,雄花3种营养成分平均值分别为14.02、191.23、5.29mg/g,而雌花则分别为12.54、167.25、5.21 mg/g。
在21个检测品种中,3种营养成分都较高的龙眼品种有石硖、红壳、双孖木、水眼、从化大个圆、鸡卵眼、红核,从中提取3个主成分,累计贡献率达78.56%,可以较好地反映21个品种综合营养品质;以不同的营养成分聚类得到不同的结果,均可以在阈值为5时将21个品种分为3类。
【结论】龙眼花可溶性糖含量较高,主要集中在100~250 mg/g,可溶性蛋白和维生素C含量分别集中在10~20 mg/g和2~10 mg/g,龙眼花营养成分丰富,可作为功能食品或药用开发的原料。
【总页数】8页(P28-35)【作者】黄石连;冯建平;韩冬梅;郭栋梁;吕新民;李建光【作者单位】广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室;仲恺农业工程学院植物健康创新研究院/仲恺农业工程学院农业与生物学院/广东省普通高校果蔬病虫害绿色防控重点实验室【正文语种】中文【中图分类】S667.2【相关文献】1.不同种源版纳甜龙竹竹笋营养成分分析2.不同品种和不同地区玛咖营养成分分析3.宁夏不同产区、不同品种藜麦的主要营养成分和矿物元素含量分析4.广西蚕区7个不同桑树品种不同部位桑叶营养成分分析5.不同品种芒果的营养成分及风味物质分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
文心兰OnCOBRA基因克隆及表达模式分析李玲;赖钟雄;陈裕坤;练从龙;林鹤延【摘要】以文心兰试管苗为材料,采用RT-PCR结合RACE法,克隆文心兰OnCOBRA基因的cDNA全长和DNA序列.结果表明:COBRA全长为1 601 bp,开放阅读框(ORF)为1 386 bp,共编码461个氨基酸;OnCOBRA的DNA序列共2 949 bp,且含有6个外显子和5个内含子.生物信息学结果表明,OnCOBRA属于不稳定的疏水蛋白,具有信号肽、跨膜结构和CCVS保守区域,亚细胞定位于细胞膜中;与无油樟、玉米、籼稻、拟南芥等具有较高的同源性.系统进化树分析结果表明,文心兰OnCOBRA蛋白与玉米(ZmCOBRA)、无油樟(AtCOBRA)、籼稻(OsCOBRA)处于统一分枝,推测OnCOBRA基因是COBRA基因家族的成员.qPCR结果表明,OnCORBA为组成型表达,在成苗期表达量最高,在文心兰类原球茎时期表达量最低.【期刊名称】《热带作物学报》【年(卷),期】2014(035)008【总页数】8页(P1551-1558)【关键词】文心兰;COBRA;克隆;生物信息学;qPCR【作者】李玲;赖钟雄;陈裕坤;练从龙;林鹤延【作者单位】福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002;福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002;福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002;福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州350002;福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福建福州 350002【正文语种】中文【中图分类】S682.31doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.08.018文心兰属兰科文心兰属植物,植株轻巧、花茎轻盈下垂、花朵奇异可爱且色彩鲜艳,故又名跳舞兰、金碟兰、舞女兰等,是世界上重要的盆花和切花种类之一。
COBR基因首先是在分析拟南芥的根发育过程中发现,存在于细胞异常膨胀的突变体中[1]。