菘蓝IiFUL和IiSHP2基因的克隆及功能研究

发布时间：2018-06-24 12:14

  本文选题：菘蓝 + IiFUL基因　； 参考：《西北大学》2017年硕士论文

【摘要】：本工作的主要内容为菘蓝MADS家族基因IiFUL和IiSHP2的克隆与功能研究。首先通过5'-RACE和3'-RACE技术获得了IiFU 和IiSHP2基因的cDNA全长序列,然后设计特异性引物克隆了它们的编码序列,并进一步构建了这两个基因的过表达载体和GFP亚细胞定位载体。将重组载体转化至农杆菌LBA4404菌株中并侵染野生型Col-0拟南芥植株与秦烟95叶片,经抗生素筛选后获得了转基因植株。本研究主要针对IiFUL转基因植株不同部位的表型特征进行了观察,确定了IiFU 基因在植株生殖生长阶段可能具有的功能。同时,本研究还采用实时定量PCR和原位杂交技术检测了IiFU 和IiSHP2基因在菘蓝不同组织中的表达水平。根据IiFUL和IiSHP2基因在菘蓝短角果不同发育阶段以及不同结构中的表达情况,分析了这两个基因与果实不开裂表型之间的关系。通过在NCBI数据库中进行序列比对发现,IiFUL和IiSHP2基因与拟南芥AtFUL和AtSHP2基因高度同源,核苷酸序列一致性分别达到了 93%和89%。IiFUL和IiSHP2具有典型的MADS家族MIKC型转录因子结构,与拟南芥AtFUL和AtSHP2在MADS-box结构域位置的一致性达到了 100%,整个氨基酸序列的一致性分别为95.06%和93.17%。对IiFUL过表达拟南芥植株进行观察发现,该植株出现了异常的表型变化,特别是在进入生殖生长阶段后的改变尤为明显。与野生型相比,IiFUL转基因拟南芥植株明显早花,但主茎顶端花序分生组织的活跃性大幅降低,顶端花数量减少。顶端花在发育过程中产生了很多变异的表型,主要包括雌蕊异常膨大,花瓣和雄蕊萎缩或数目发生改变,萼片端部和内部出现柱头状组织以及裸露的胚珠。此外,顶端花还出现了花中花结构。这些观察结果说明,IiFUL可以影响花序分生组织和雌蕊的形成过程,它的异位表达会干扰顶端花序、花萼、花瓣和雄蕊的正常发育。过表达IiFUL基因以后,拟南芥侧生花序产生的可育角果出现了不开裂的表型,这种表型是由于果皮与胚座框之间的开裂区无法正常形成而造成的。此外,IiFUL基因还与叶片形态发生有关,它的组成性表达能够改变拟南芥茎生叶的形状和烟草叶片的长宽比。实时定量PCR结果显示,IiFUL和lISHP2基因在花和果荚中的表达量较高,说明它们在功能上与菘蓝的开花和果荚形成过程有关。在果荚中,IiFUL基因主要在果皮与果翅中表达,它可能负责调节果荚外部结构的形成;相反,IiSHP2基因主要在种子中表达,它可能参与胚珠与种子的发育过程。原位杂交实验结果显示,IiFUL基因能够在菘蓝植株的早期顶端花序中表达,在侧生花序中也能够检测到该基因的活性,但是在花分生组织以及早期花蕾中几乎检测不到IiFUL基因的转录产物,说明IiFUL基因主要在生殖生长阶段的早期发挥作用。原位杂交实验结果表明,IiFUL基因的表达出现在果皮与果翅外层细胞中,而IiSHP2基因在这些部位处于被抑制状态。结合之前文献中对拟南芥角果呈现开裂表型的研究报道,以及IiFUL转基因拟南芥产生的角果不开裂这一事实,可以推测IiFUL基因在菘蓝短角果果皮外层细胞中的高水平表达同样会抑制IiSHP2基因,这种调控方式可能是导致菘蓝短角果不开裂表型形成的原因。
[Abstract]:The expression of IiFU and IiSHP2 genes in different tissues of Isatis indigotica was studied by 5 ' - RACE and 3 ' - RACE . As well as the fact that the angle fruit produced by the transgenic Arabidopsis thaliana is not cracked , it can be inferred that the high level expression of the IiSHP2 gene in the outer layer cells of Isatis indigotica can also inhibit the IiSHP2 gene , which may be the cause of the formation of the uncracked phenotype of the Isatis indigotica .
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2
，

本文编号：2061484