發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 12:33

【摘要】：花器官是被子植物的主要特征,具有巨大的形態(tài)多樣性,在生活史演替和制種過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。植物MADS-box基因作為轉(zhuǎn)錄因子家族為調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育提供保障,對(duì)植物花器官發(fā)育功能方面影響深遠(yuǎn)。擬南芥的AG-like類基因不僅可參與胚珠的發(fā)育,也能在果實(shí)成熟中起作用。ZmMADS35基因是玉米中AG-Like類基因之一,但該基因功能未知。為了解該基因的功能,本文對(duì)ZmMADS35基因進(jìn)行了生物信息學(xué)分析、構(gòu)建過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥及表型分析,為深入研究ZmMADS35基因的功能奠定了基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下:1.通過(guò)對(duì)玉米的ZmMADS35基因、擬南芥中三種AG-Like類基因以及在禾本科其他作物中同源基因的蛋白質(zhì)序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化樹分析,從同源基因進(jìn)化的角度分析可知:禾本科所有AG-Like類基因分屬同一進(jìn)化分枝,其中ZmMADS35蛋白與高粱的SbAG3蛋白同源性最高。而禾本科AG-Like類蛋白與擬南芥AG-Like類蛋白分別屬于兩個(gè)分枝。從進(jìn)化的角度來(lái)看,雖同屬于AG-Like類蛋白,在進(jìn)化過(guò)程中不同物種間進(jìn)化程度不同,同源基因間可能行使同一功能,也可能出現(xiàn)新功能或功能的歧化。2.對(duì)玉米ZmMADS35基因的RNA-seq表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,ZmMADS35基因在未成熟雄穗和花藥中弱表達(dá),在花絲、雌棒、種子的表達(dá)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),該基因在雌、雄穗中表達(dá)量的差異,尤其是在雌穗和種子中的高表達(dá),預(yù)示著該基因可能參與玉米花器官中雌穗及種子發(fā)育。3.借助實(shí)時(shí)熒光定量PCR的手段檢測(cè)ZmMADS35基因在野生型玉米和茉莉酸甲酯外源噴施處理的玉米的表達(dá)水平。結(jié)果表明ZmMADS35基因主要在玉米的雌、雄穗及種子中表達(dá),雌穗中的表達(dá)量大約是雄穗表達(dá)量的8倍。而經(jīng)過(guò)茉莉酸甲酯處理的雌、雄穗后,在雌穗中表達(dá)量幾乎沒(méi)有改變,而雄穗中處理后表達(dá)量是之前的約3倍。4.在獲得ZmMADS35基因過(guò)表達(dá)載體的基礎(chǔ)上,利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得轉(zhuǎn)基因T0代擬南芥并進(jìn)行了潮霉素抗性篩選和檢測(cè),進(jìn)一步對(duì)獲得的轉(zhuǎn)基因T2代擬南芥進(jìn)行表型觀察發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)其開花時(shí)間和萼片、胚珠的發(fā)育受到影響。本研究為深入探究該基因是否參與調(diào)控玉米雌穗及種子發(fā)育過(guò)程奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

子(Krizek and Fletcher 2005)。擬南芥的果實(shí)由兩個(gè)融合的心皮發(fā)育而成，是一種稱為角果(silique)的特殊膠囊狀結(jié)構(gòu)(如圖1-1)，角果成熟時(shí)沿著明確的腹縫線開裂(dehiscence zone)(Avino et al., 2012) 。角果由兩個(gè)瓣膜(valve)組成，瓣膜由心皮壁發(fā)育而成，由內(nèi)果皮、中果皮和外果皮組成。兩個(gè)瓣膜構(gòu)成的腔室原為一室，后來(lái)由于心皮邊緣合生處向中央生出一隔膜，將子房分為二室，這一隔膜稱假隔膜(replum)。假隔膜僅存在于十字花科中的獨(dú)特組織。假膈膜和瓣膜通過(guò)瓣膜邊緣(valve margin)連接在一起。瓣膜邊緣由最靠近假膈膜的分離層和靠近瓣膜的木質(zhì)層組成。在角果的發(fā)育后期，瓣膜的內(nèi)果皮木質(zhì)化程度變高，并且與瓣膜邊緣的木質(zhì)層和分離層共同作用使角果開裂(Pabón-Mora et al. 2014)。果實(shí)成熟后，瓣膜裂開脫落，只留假隔膜在果柄上，種子附在假隔膜上。

擬南芥中花器官特性和結(jié)構(gòu)的“ABCDE”模型(改自 Li and Li ‘ABCDE model’of floral organ identity and flower structure in Ara(sepal:萼片，petal:花瓣，，stamen:雄蕊，carpel:心皮，ovule:胚珠)的分子調(diào)控胚珠發(fā)育有關(guān)外，還參與擬南芥角果的發(fā)育調(diào)控。其中顯表型，而 agl1agl5 雙突變體的瓣膜和假膈膜邊緣連接能正常開裂(Balanz et al. 2016)。相比較 agl1agl5 雙突喪失表型，通過(guò)觀察過(guò)表達(dá) AGL1 或 AGL5 基因的轉(zhuǎn)基南芥的角果表皮呈現(xiàn)出黃綠色；角果長(zhǎng)度接近野生型表達(dá)這兩個(gè)基因時(shí)，角果異常程度更加嚴(yán)重：角果中大的撕裂口(Liljegren et al. 2000)。由此可見，這兩個(gè)研究揭示了擬南芥角果的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(如圖 1-4 所示)FUL)負(fù)責(zé)調(diào)控瓣膜發(fā)育，REPLUMLESS(RPL)則參與調(diào)控
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q943.2;S513

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