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(xué)和遺傳學(xué)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(guān)。但M基因(CsACS2)編碼產(chǎn)物的生物化學(xué)功能以及相關(guān)調(diào)控機(jī)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(gè)潛在的保守功能域中。隨后利用大腸桿菌原核表達(dá)體系研究CsACS2-M的不同突變形式ACS酶學(xué)活性的變化。結(jié)果表明,CsACS2-M具有ACS酶學(xué)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(xué)活性基本喪失。針對(duì)Gly33P位點(diǎn)氨基酸殘基的定點(diǎn)誘變研究表明,CsACS2-A(Gly33Ala)和CsACS2-S(Gl

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

4、化煙草,并對(duì)轉(zhuǎn)基因TB0B代部分植株進(jìn)行Southern,斑點(diǎn)印記和RT-PCR檢測(cè)。結(jié)果表明PBMB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草中CsACS2基因沒有表達(dá),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(cè)到CsACS2基因的誘導(dǎo)表達(dá),且花芽中的誘導(dǎo)效果更強(qiáng)。另一方面,已檢測(cè)的PB35SB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草葉片中均有CsACS2基因的表達(dá)。PB35SB-CsACS2轉(zhuǎn)化煙草在生長(zhǎng)的不同階段出現(xiàn)幼