SlWUS在番茄花柄脱落中的功能研究
发布时间：2021-03-30 03:17
番茄（Solanum lycopersicum）是我国重要的设施蔬菜作物之一,在农业生产中由于多种因素的影响,会出现异常的落花和落果,直接影响作物的产量,损害种植者的经济收益,只有弄清楚影响番茄花器官脱落的机理,才能有效的防治落花落果。植物干细胞决定基因WUSCHEL（WUS）在其整个生长和发育的过程中起到关键作用,相关报道中已显示番茄SlWUS基因在花柄离区中特异表达,但其作用不清楚。本研究通过研究SlWUS基因在番茄花柄脱落过程中的作用以及其影响的下游基因,初步明确SlWUS参与了番茄花柄脱落进程,试验结果如下:1.表达分析显示SlWUS基因只在离区表达,在远轴端和近轴端几乎不表达。2.去花诱导番茄花柄脱落后,SlWUS基因表达迅速下降,并在处理后4小时检测不到表达量。而利用生长素和1-MCP延缓脱落可以维持SlWUS的表达量。3.SlWUS过表达转基因植株延缓花柄脱落,通过瞬时沉默技术下调SlWUS表达加速花柄脱落,表明SlWUS是番茄花柄脱落的负调节因子。4.为了进一步探索SlWUS基因的下游基因,通过转录组分析,筛选出显著下调基因Solyc09g020190.2.1和显著上调...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱落的四个阶段Figure1Fourphasesofabscission
沈阳农业大学硕士学位论文7知和传导，三种受体形式分别是CLV1、CLV2-CRN和BAM-RPK2（Jeongetal.,1999;Ogawaetal.,2008;Bleckmannetal.,2010;Kinoshita,2010;Nimchuk,2017）。通过这些受体复合物，将CLV3传递到RZ，抑制WUS基因的表达，使WUS保持适当的水平，并且稳定在OC，WUS正调节CLV3表达，而CLV3抑制WUS表达，CLV3与WUS之间的这种相互作用，是SAM得以维持的关键（Brandetal.,2000;Schoofetal.,2000）（图2）。图2CLV3-WUS信号通路Figure2CLV3-WUSsignalpathway1.2.3WUS基因在脱落中的研究脱落的本质就是一个细胞分离的过程，所以深刻理解其他形式的细胞分离过程，也有助于理解脱落（Meyerowitz,1997）。有研究显示WUS与一些依赖细胞分离的发育过程相关，花药开裂是另一种形式的细胞分离，脱落与花药开裂的过程是十分相似的，花药裂口，类似于AZ细胞，具有部分分生组织功能。WUS基因在拟南芥花药发育早期裂口细胞中表达，在花药开裂和花粉释放过程起作用，wus突变体中，花药受损、花粉无法释放（Deyhleetal.,2007）。WUS基因在脱落发生的特定区域-离区细胞中特异上调表达，表明WUS可能参与花柄离区发育，并在脱落过程中起作用（Kwon,2005;王翔,2008）。1.3研究目的与意义番茄落花和落果是限制番茄产量的原因之一，随着科学技术的不断进步，对脱落的研究也逐渐从生理层面转向了分子层面。转录因子WUSCHEL因其在植物干细胞分裂分化中的独特意义，已经成为植物分子生物学研究的热点，但在番茄花柄脱落中的研究中还鲜有报道。因此，本研究分析了番茄SlWUS基因在番茄花柄脱落的不同阶段离区中的表达模式，克隆了番茄中的SlWUS基因，并获得SlWUS基因的过表达植株和瞬时沉默植株，分析SlWUS在番茄花柄脱落过程中的功能，并通过转录组测序和差异
3结果与分析183结果与分析3.1SlWUS在番茄花柄脱落过程中的表达特征提取日光温室种植的‘辽园多丽’番茄花柄离区（Abiscissionzone）、近轴端（Proximalregion）和远轴端（Distalregion）的RNA，反转录形成cDNA，以SlActin为内参基因，qRT-PCR对SlWUS基因进行组织特异性表达分析，试验结果如图3所示，SlWUS基因主要在离区中表达，而在近轴端和远轴端区域中几乎不表达，随着脱落过程的不断推进，SlWUS基因的表达迅速下降，并且在离体4h后几乎检测不到基因表达。图3花柄不同区域SlWUS表达分析Figure3AnalysisofSlWUSexpressionindifferentregionsofflowerpedicel为了进一步验证SlWUS基因在脱落过程中的表达模式，本研究中设计了2种延缓花柄脱落的实验，分别是IAA处理和1-MCP处理，同样收集了不同时期的花柄离区样品，定量分析SlWUS基因在脱落的不同时期的基因表达水平变化，结果如图4所示：与正常处理的AZ相比，IAA处理后的SlWUS基因表达在去花诱导的前期下降较缓，之后表达量又有所回升；1-MCP处理后的SlWUS基因表达在前期稳定的下降，之后趋于稳定，并保持在一定的水平。3种处理中SlWUS基因表达都表现下降的趋势，但在延缓脱落的处理中，SlWUS的表达被维持。
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展[J]. 崔玉超,陈亮. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]WOX蛋白家族调控干细胞发育分子机制的研究进展[J]. 于燕杰,张大兵,袁政. 植物学报. 2016(04)
[3]番茄WOX转录因子家族的鉴定及其进化、表达分析[J]. 李晓旭,刘成,李伟,张增林,高晓明,周慧,郭永峰. 遗传. 2016(05)
[4]植物器官脱落相关激素和酶的研究进展[J]. 高欣欣,刘少春,张跃彬,邓军,樊仙,夏红明,刀静梅. 中国农学通报. 2013(33)
[5]Characterization of Tomato Transcription Factor WUSCHEL and Functional Study in Arabidopsis[J]. WANG Xiang1, 2, WANG Xin-guo1, REN Jiang-ping1, MA Ying1 and YIN Jun1 1 National Center for Wheat Research, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, P.R.China 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, P.R.China. Journal of Integrative Agriculture. 2012(08)
[6]园艺植物器官脱落研究进展[J]. 齐明芳,许涛,郭泳,李天来. 沈阳农业大学学报. 2010(06)
[7]植物器官脱落分子生物学研究进展[J]. 王翔,陈晓博,李爱丽,毛龙. 作物学报. 2009(03)
[8]园艺作物器官脱落相关酶的研究进展[J]. 齐明芳,李天来,许涛,曹霞. 北方园艺. 2007(06)
[9]植物干细胞决定基因WUS的研究进展[J]. 徐云远,种康. 植物生理与分子生物学学报. 2005(05)
[10]乙烯处理对番茄离体小花柄脱落的影响[J]. 王彦昌,李天来,侯建平. 园艺学报. 2003(05)
博士论文
[1]番茄花柄离区发育的分子生物学研究[D]. 王翔.中国农业科学院 2008
硕士论文
[1]小麦WOX基因家族的全基因组分析及TaWUS的功能研究[D]. 李仲卿.山东农业大学 2018
[2]陆地棉WUSCHEL基因的克隆与功能验证[D]. 肖艳青.中国农业科学院 2018
本文编号：3108750
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱落的四个阶段Figure1Fourphasesofabscission
沈阳农业大学硕士学位论文7知和传导，三种受体形式分别是CLV1、CLV2-CRN和BAM-RPK2（Jeongetal.,1999;Ogawaetal.,2008;Bleckmannetal.,2010;Kinoshita,2010;Nimchuk,2017）。通过这些受体复合物，将CLV3传递到RZ，抑制WUS基因的表达，使WUS保持适当的水平，并且稳定在OC，WUS正调节CLV3表达，而CLV3抑制WUS表达，CLV3与WUS之间的这种相互作用，是SAM得以维持的关键（Brandetal.,2000;Schoofetal.,2000）（图2）。图2CLV3-WUS信号通路Figure2CLV3-WUSsignalpathway1.2.3WUS基因在脱落中的研究脱落的本质就是一个细胞分离的过程，所以深刻理解其他形式的细胞分离过程，也有助于理解脱落（Meyerowitz,1997）。有研究显示WUS与一些依赖细胞分离的发育过程相关，花药开裂是另一种形式的细胞分离，脱落与花药开裂的过程是十分相似的，花药裂口，类似于AZ细胞，具有部分分生组织功能。WUS基因在拟南芥花药发育早期裂口细胞中表达，在花药开裂和花粉释放过程起作用，wus突变体中，花药受损、花粉无法释放（Deyhleetal.,2007）。WUS基因在脱落发生的特定区域-离区细胞中特异上调表达，表明WUS可能参与花柄离区发育，并在脱落过程中起作用（Kwon,2005;王翔,2008）。1.3研究目的与意义番茄落花和落果是限制番茄产量的原因之一，随着科学技术的不断进步，对脱落的研究也逐渐从生理层面转向了分子层面。转录因子WUSCHEL因其在植物干细胞分裂分化中的独特意义，已经成为植物分子生物学研究的热点，但在番茄花柄脱落中的研究中还鲜有报道。因此，本研究分析了番茄SlWUS基因在番茄花柄脱落的不同阶段离区中的表达模式，克隆了番茄中的SlWUS基因，并获得SlWUS基因的过表达植株和瞬时沉默植株，分析SlWUS在番茄花柄脱落过程中的功能，并通过转录组测序和差异
3结果与分析183结果与分析3.1SlWUS在番茄花柄脱落过程中的表达特征提取日光温室种植的‘辽园多丽’番茄花柄离区（Abiscissionzone）、近轴端（Proximalregion）和远轴端（Distalregion）的RNA，反转录形成cDNA，以SlActin为内参基因，qRT-PCR对SlWUS基因进行组织特异性表达分析，试验结果如图3所示，SlWUS基因主要在离区中表达，而在近轴端和远轴端区域中几乎不表达，随着脱落过程的不断推进，SlWUS基因的表达迅速下降，并且在离体4h后几乎检测不到基因表达。图3花柄不同区域SlWUS表达分析Figure3AnalysisofSlWUSexpressionindifferentregionsofflowerpedicel为了进一步验证SlWUS基因在脱落过程中的表达模式，本研究中设计了2种延缓花柄脱落的实验，分别是IAA处理和1-MCP处理，同样收集了不同时期的花柄离区样品，定量分析SlWUS基因在脱落的不同时期的基因表达水平变化，结果如图4所示：与正常处理的AZ相比，IAA处理后的SlWUS基因表达在去花诱导的前期下降较缓，之后表达量又有所回升；1-MCP处理后的SlWUS基因表达在前期稳定的下降，之后趋于稳定，并保持在一定的水平。3种处理中SlWUS基因表达都表现下降的趋势，但在延缓脱落的处理中，SlWUS的表达被维持。
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展[J]. 崔玉超,陈亮. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]WOX蛋白家族调控干细胞发育分子机制的研究进展[J]. 于燕杰,张大兵,袁政. 植物学报. 2016(04)
[3]番茄WOX转录因子家族的鉴定及其进化、表达分析[J]. 李晓旭,刘成,李伟,张增林,高晓明,周慧,郭永峰. 遗传. 2016(05)
[4]植物器官脱落相关激素和酶的研究进展[J]. 高欣欣,刘少春,张跃彬,邓军,樊仙,夏红明,刀静梅. 中国农学通报. 2013(33)
[5]Characterization of Tomato Transcription Factor WUSCHEL and Functional Study in Arabidopsis[J]. WANG Xiang1, 2, WANG Xin-guo1, REN Jiang-ping1, MA Ying1 and YIN Jun1 1 National Center for Wheat Research, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, P.R.China 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, P.R.China. Journal of Integrative Agriculture. 2012(08)
[6]园艺植物器官脱落研究进展[J]. 齐明芳,许涛,郭泳,李天来. 沈阳农业大学学报. 2010(06)
[7]植物器官脱落分子生物学研究进展[J]. 王翔,陈晓博,李爱丽,毛龙. 作物学报. 2009(03)
[8]园艺作物器官脱落相关酶的研究进展[J]. 齐明芳,李天来,许涛,曹霞. 北方园艺. 2007(06)
[9]植物干细胞决定基因WUS的研究进展[J]. 徐云远,种康. 植物生理与分子生物学学报. 2005(05)
[10]乙烯处理对番茄离体小花柄脱落的影响[J]. 王彦昌,李天来,侯建平. 园艺学报. 2003(05)
博士论文
[1]番茄花柄离区发育的分子生物学研究[D]. 王翔.中国农业科学院 2008
硕士论文
[1]小麦WOX基因家族的全基因组分析及TaWUS的功能研究[D]. 李仲卿.山东农业大学 2018
[2]陆地棉WUSCHEL基因的克隆与功能验证[D]. 肖艳青.中国农业科学院 2018
本文编号：3108750
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