辣椒细胞质雄性不育花药的蛋白质组学分析及CaSEP5基因的功能分析

发布时间：2020-08-03 09:38

【摘要】：尽管细胞质雄性不育被广泛的运用于辣椒育种中,但其雄性不育的分子机理仍不清楚。本试验采用高通量非标记定量蛋白质组学label-free的方法对辣椒细胞质雄性不育系及其相应保持系的花药进行差异蛋白质组学分析,共鉴定出324个差异蛋白。其中有47个差异蛋白在不育系中表现上调,140个表现下调。此外,有75个蛋白在不育系中特异表达,62个在保持系中特异表达。GO功能注释和KEGG富集结果表明,这些差异蛋白主要参与花粉壁的合成,丙酮酸代谢,三羧酸循环,线粒体电子传递链以及抗氧化反应,表明这些代谢途径可能对调控辣椒细胞质雄性不育系花粉的败育过程具有重要的作用。花是植物的生殖器官,是决定果实和种子产量与品质的重要因素。SEP-like基因家族对调控花序及花器官的分化与发育具有重要的作用,但对其调控辣椒花器官发育的分子机理知之甚少。本研究中,我们从辣椒花蕾中同源克隆得到5个SEP-like基因,分别命名为CaSEP1-CaSEP5(GenBank登录号:MG745434-38)。系统进化分析结果表明它们分别属于4个不同的亚族,其中 CaSEP1 属于 SEP1/2 亚族,CaSEP2/3 属于 SEP4 亚族,CaSEP4 属于 SEP3 亚族,CaSEP5 属于FBP9/23亚族。利用VIGS技术对CaSEP-like基因进行功能的初步验证,结果表明只有CaSEP5基因沉默的植株有明显地表型变化,具体表现为萼片伸长,甚至叶状化;花梗直立,不能自然弯曲;果实变小。CaSEP5基因在花梗及各轮花器官中的表达量均随着表型的严重程度增加而逐渐降低,且CaSEP5基因的沉默会不同程度的影响辣椒中B-、C-类基因及其他CaSEP-like基因的表达。激素含量测定结果表明,CaSEP5基因的沉默会导致花蕾中IAA、ABA和MeJA含量降低,而花梗中IAA和ABA含量增高。CaSEP5基因主要在花器官中表达,且主要在花瓣中表达,其表达量随着花蕾的发育逐渐降低。CaSEP5基因定位于细胞核中,符合其转录因子的特性。酵母双杂交和双分子荧光互补结果表明,CaSEP5蛋白与其他CaSEP-like蛋白(CaSEP2和CaSEP5本身除外),以及B-、C-类蛋白间均存在物理互作。这表明,CaSEP5基因可能通过复杂的基因和激素网络调控辣椒花器官的发育。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S641.3
【图文】：

业大学博士学位论文逦第病毒诱导的基因沉默技术（ＶＩＧＳ）逡逑逦ＶＩＧＳ技术原理逡逑毒诱导的基因沉默（ｖｉｒｕｓ－ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｇｅｎｅ邋ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ，邋ＶＩＧＳ），在植物中普遍存在，是染的自我防御反应，属于转录后的基因沉默（ｐｏｓｔ－ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｎａｌ邋ｇｅｎｅ邋ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ，ＰＴＧＳ，ＶＩＧＳ作为一种基因沉默技术被广泛应用于植物基因功能的研究。其作用机制：携带目的片段的病毒载体侵染寄主植物后，在植物组织中大量复制，携带的目依赖的ＲＮＡ聚合酶（ＲｄＲｐ）作用下合成大量的双链ＲＮＡ邋（ｄｓＲＮＡ），邋ｄｓＲＮＡ在ｃｅｒ的作用下被切割成２１－２５邋ｎｔ的小干扰ＲＮＡ邋（ｓｉＲＮＡ），邋ｓｉＲＮＡ的反义链与ＲＮＡＳＣ邋（ＲＮＡ－ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ邋ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）结合而被激活，被激活的沉默复合物体以标靶并降解目标基因的ｍＲＮＡ，最终阻断遗传信息的传递［５４］。逡逑Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＶＩＧＳ逡逑

６．５２逡逑蛋白质ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳结果显示，蛋白条带清晰、完整、均一，蛋白无降解，蛋白总量大于逡逑１２０吨（ｌａｂｅｌ－ｆｒｅｅ），满足后续实验，质检合格（图２－２）。逡逑Ａ－ｌ邋Ａ－２逦Ａ－３邋Ｂ－ｌ邋Ｂ－２逦Ｂ－３邋Ｍ逡逑ｋＤａ邋｜逦■逡逑１邋＿邋丨逦，ｈａａ逡逑２５－灄灄２灄画画＝逡逑１４邋—１＿＿W—：．a驐H桯：．逡逑图２－２蛋白质质检结果逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ邋ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｏｔｅｉｎ逡逑２．２．３原始数据分析及蛋白的鉴定逡逑通过ｌａｂｅｌ－ｆｒｅｅ技术对样品进行蛋白质组分析，共获得４２３，１８１条质谱带，其中１３１，５３６条与逡逑数据库中已知质谱带匹配，共获得１１４，３７４条独立质谱带，２１，５０６条肽段，１７，８８２条独立肽段和逡逑３，３５５种蛋白（图２－３）。肽段长度分布如图２－３所示，且３，３５５种蛋白中７７％的蛋白质包含两条以逡逑上的肽段（图２－４）。逡逑１４逡逑

２１５０６逦１７８８２逡逑」■逦■邋■逦Ｍｌ邋＾逦—逡逑，ｚ，ｙ逡逑图２－３邋Ｌａｂｅｌ－ｆｒｅｅ从辣椒数据库中匹配到的质谱带，肽段及蛋白数量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｓｐｅｃｔｒｕｍ，邋ｐｅｐｔｉｄｅｓ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ邋ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｌａｂｅｌ－ｆｒｅｅ邋ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ逡逑２２００－１逡逑２０００－逡逑１８００－逦｜ｊ邋＇邋Ｊ逡逑１６００－逡逑Ｉ邋１４００－逡逑Ｉ邋１２００邋－逦，逦＿逡逑ｙ邋１０００－逦Ｉ邋｜邋｜邋Ｉ＇邋Ｉ邋｜邋ｉ逡逑Ｈ．邋８（Ｋ）邋－逦■邋＿逡逑５逦１０逦１５逦２０逦２５逦＞３０逡逑Ｐｅｐｔｉｄｅ邋Ｌｅｎｇｔｈ邋（ｉｎ邋ａｍｉｎｏ邋ａｃｉｄｓ）逡逑图２－４肽段长度分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－４邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

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