細胞-細胞間通訊是雄蕊正常發(fā)育過程所必需的,然而目前對于參與此過程的信號分子卻鮮有報道。前期報道CHAL/CLL1/CLL2胞外多肽激素在擬南芥氣孔發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用,但是chal cll1 cll2三突變體同時表現(xiàn)出植株育性異常的表型。然而,這三個基因在植物雄蕊發(fā)育過程中的表達和具體功能并未見深入研究。本研究發(fā)現(xiàn)CHAL/CLL1/CLL2這三個基因在擬南芥花絲及5-9期花藥的絨氈層和生殖細胞中高表達。同時,對三個基因功能缺失突變體的雄性育性情況進行分析后發(fā)現(xiàn):單基因突變植株未表現(xiàn)出明顯的育性異常,但雙突（chal cll1和chal cll2）和三突（chal cll1 cll2）植株育性逐級下降,尤其是三突表現(xiàn)出一系列雄蕊異常的表型:花絲短小、花藥絨氈層發(fā)育異常、部分花粉敗育,且花粉萌發(fā)率亦較野生型有顯著降低。進一步研究發(fā)現(xiàn),chal cll1 cll2三突變體中雄蕊發(fā)育途徑中關(guān)鍵基因BAM1、EMS1、TPD1、b HLH089、TSM1、MS1和AMS的表達水平發(fā)生顯著變化。以上結(jié)果一致表明CHAL/CLL1/CLL2基因在擬南芥雄蕊發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。 

【文章來源】：植物生理學(xué)報. 2016年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

CHALpro::CHAL-GUS,CLL1pro::CLL1-GUS和CLL2pro::CLL2-GUS轉(zhuǎn)基因植物的GUS染色分析

均有表達,并且CHAL表達最高,其次是CLL2,再次是CLL1(圖2-A)。4~7期花藥的RNA-seq數(shù)據(jù)進一步表明CHAL、CLL1、CLL2基因在花藥4~7期中的表達(圖2-B),暗示這三個基因可能在花藥發(fā)育過程中發(fā)揮重要功能。2CHAL/CLL1/CLL2在花藥絨氈層和花粉母細胞中特異表達為了更進一步明確CHAL、CLL1和CLL2基因在花藥發(fā)育過程中的時空表達模式,本研究通過RNA原位雜交的方法檢測了以上三個基因在花藥不同發(fā)育階段的表達水平。結(jié)果如圖3所示,CHAL基因從第5期開始在花粉母細胞和絨氈層中表達,持續(xù)至第8期開始減弱至信號消失(圖3-A~G)。圖2CHAL/CLL1/CLL2基因在花序組織和花藥中的表達水平Fig.2ExpressionlevelofCHAL/CLL1/CLL2genesintheantherandtheflowerA:將CHAL、CLL1、CLL2基因的表達量分別減去內(nèi)參基因EF1α基因的表達量后得到ΔCT,在用2-ΔCT方法進行運算得到的值表示。生物學(xué)樣本重復(fù)3次。B:數(shù)據(jù)是通過收集花藥的4~7期的花藥進行轉(zhuǎn)錄組測序獲得。圖1CHALpro::CHAL-GUS,CLL1pro::CLL1-GUS和CLL2pro::CLL2-GUS轉(zhuǎn)基因植物的GUS染色分析Fig.1GUSstaininganalysisofCHALpro::CHAL-GUS,CLL1pro::CLL1-GUSandCLL2pro::CLL2-GUStransgenicplantsA、D:CHALpro::CHAL-GUS;B、E:CLL1pro::CLL1-GUS;C、E:CLL2pro::CLL2-GUS。A~C的標(biāo)尺為5mm,D~F的標(biāo)尺為10mm。

說明花粉發(fā)育過程基本正常;相比之下,chalcll1cll2三突表現(xiàn)出不同程度的花粉敗育現(xiàn)象(圖4-O~P):有的花粉完全敗育,有的花藥中同時存在可育和敗育的花粉。這些結(jié)果表明CHAL/CLL1/CLL2這三個基因功能冗余的在花藥發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。4CHAL/CLL1/CLL2基因調(diào)節(jié)花藥絨氈層早期發(fā)育和降解為了更進一步檢測chalcll1cll2三突花粉敗育的關(guān)鍵環(huán)節(jié),本研究通過半薄切片的方法觀察了花藥發(fā)育各時期的形態(tài)變化。如圖5所示,野生型Col-0花藥有4個藥室,每個藥室由5層細胞組成:由內(nèi)至外分別為生殖細胞、絨氈層(tapetum)、內(nèi)皮圖3CHAL、CLL1和CLL2基因在花藥中的表達模式Fig.3ExpressionpatternsofCHAL,CLL1andCLL2genesinanthersA~G:表示CHAL基因在花藥5~11期的的表達;H~O:CLL1基因在花藥5~11期的的表達;P~V:CLL2基因在花藥5~11期的的表達。sense:正義鏈所作的負對照。標(biāo)尺為10μm。


本文編號：2924183