大蒜花器官發(fā)育相關(guān)MADS-box基因的功能分析

發(fā)布時間：2020-08-13 14:48

【摘要】：大蒜(Allium sativum L.)是重要的調(diào)味品,由于花芽的敗育,不能形成具有花粉的花,也不能產(chǎn)生正常的種子。常規(guī)大蒜栽培品種只能通過鱗莖進(jìn)行無性繁殖,這一現(xiàn)狀導(dǎo)致大蒜的育種限制在組織培養(yǎng)、體細(xì)胞無性繁殖、誘導(dǎo)鱗莖等方法。由于不能夠使用雜交手段進(jìn)行培育新品種,造成了大蒜種質(zhì)資源的大量浪費,不能夠得到充分的利用。因此,對于大蒜育性的恢復(fù)將有利于其遺傳性狀的改變,培育出高產(chǎn)、辛辣、無病毒的綠色有機(jī)食品。本研究使用gateway技術(shù)進(jìn)行了 5個基因過表達(dá)載體的構(gòu)建,使用蘸花法侵染擬南芥驗證基因功能,利用實時熒光定量PCR的方法對它們的表達(dá)水平進(jìn)行了分析。闡明大蒜花器官發(fā)育相關(guān)MADS-box基因的功能。本研究的主要結(jié)果如下:1、大蒜花器官的實時定量PCR分析結(jié)果表明,AsAGL6基因在心皮和花瓣中表達(dá)量較其他花器官高,雄蕊中表達(dá)量最低。AsAG基因在雄蕊和心皮中表達(dá)量較高,萼片和花托中最低。AsSEP1在花托中表達(dá)最高,雄蕊中表達(dá)量最低。AsSEP3基因在花瓣、雄蕊和心皮中表達(dá)量較高。AsPI基因僅在花瓣和雄蕊中具有較高的表達(dá)。2、花發(fā)育不同時期的實時定量PCR分析結(jié)果表明,AsAGL6基因在F3時期表達(dá)量最高。AsAG基因在整個花器官的發(fā)育過程中表達(dá)量逐漸增加。AsSEP1基因在花器官原基表達(dá)最高。AsSEP3基因在F3時期表達(dá)量最高。AsPI基因在花器官發(fā)育成完整花的時候表達(dá)最高。3、利用Gateway技術(shù)分別構(gòu)建了AsPI、AsAG、AsAGL6、AsSEP1、AsSEP3基因過表達(dá)載體。采用蘸花法使用農(nóng)桿菌侵染Col-0型擬南芥,使用RT-PCR和GFP檢測外源基因是否整合到植物染色體上,結(jié)果表明外源基因已成功整合到擬南芥基因組中,在轉(zhuǎn)錄水平上已經(jīng)表達(dá)。對轉(zhuǎn)基因株系的表型觀察結(jié)果顯示,AsAG基因具有使野生型擬南芥提前開花的作用。轉(zhuǎn)AsPI基因擬南芥花瓣發(fā)育異常。轉(zhuǎn)AsAGL6基因擬南芥雄蕊發(fā)育異常,出現(xiàn)4個雄蕊,種莢發(fā)育異常等現(xiàn)象。轉(zhuǎn)AsSEP1基因擬南芥出現(xiàn)5花瓣4雄蕊的表型。轉(zhuǎn)AsSEP3基因擬南芥出現(xiàn)5花瓣5雄蕊的表型。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2;S633.4
【圖文】：

大蒜,營養(yǎng)器官,植物,二倍體

逡逑圖１－２邋ＭＩＫＣ類植物ＭＡＤＳ－ｂｏｘ蛋白的結(jié)構(gòu)域［４１］逡逑１．１．３花器官發(fā)育“ＡＢＣ”經(jīng)典模型及修飾模型逡逑植物花的發(fā)生過程是由多種網(wǎng)絡(luò)共同調(diào)控的、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，典型被子植物的花是由逡逑四輪花器官組成，分別是萼片、花瓣、雄蕊和心皮。當(dāng)有些花發(fā)育調(diào)控基因不能夠正常逡逑表達(dá)的時候，就會產(chǎn)生異常的花器官，如，花瓣的增多、雄蕊的減少、心皮的增多等表逡逑型特征，而對于花器官調(diào)控的機(jī)制，目前尚不清楚［４８＞４９］。通過對于模式植物擬南芥和金逡逑魚草的研究，提出了花器官發(fā)育“ＡＢＣ”經(jīng)典模型。Ａ類基因（ＪＰ７）與逡逑（１Ｐ２）控制萼片的形成。Ｂ類基因戶／幻見以漢（Ｐ／）與（１Ｐ３）逡逑與Ａ類基因共同控制花瓣的形成。Ｃ類基因ＪＧＪＭＯＷＳ邋Ｃ４Ｇ）與Ｂ類基因共同控制雄蕊的逡逑形成。Ｃ類基因獨自控制心皮的產(chǎn)生。如上所述，花發(fā)育ＡＢＣ模型自２０年前提出以來得逡逑到了不斷的改進(jìn)和擴(kuò)展［５（），５１］。主要是鑒定了四個５１五基因（ＳＥＰ／－ＳＥＰ４），它們逡逑以部分冗余的方式在花器官發(fā)育的所有器官中起作用

掃描電鏡圖像,大蒜,花芽,原基

分別對應(yīng)擬南芥花的萼片和花瓣）、６個雄蕊和一個心皮。最初原基的形成中間有凸逡逑起部分，這一部分是大蒜花器官發(fā)育的關(guān)鍵區(qū)域，將來發(fā)育形成內(nèi)部３個被片、６個雄逡逑蕊和一個心皮（圖２－１邋Ｂ）。外部一圈組織部分細(xì)胞逐漸凋亡，形成外部三個被片，即正逡逑�；ǖ妮嗥▓D２－１邋Ｂ）。隨著大蒜花原基的發(fā)育，我們觀察到內(nèi)部的原基凸起部分發(fā)育逡逑成６個凸起的原基，外層三個被片內(nèi)的三個凸起為雄蕊發(fā)育原基，其他三個原基將來發(fā)逡逑育為內(nèi)層被片和三個雄蕊（圖２－１邋Ｃ）。隨著６個內(nèi)部花器官原基的進(jìn)一步發(fā)育，我們觀逡逑察到花器官的分化，內(nèi)部被片處的原基分化為被片和雄蕊兩種器官（圖２－１邋Ｄ）。直到逡逑發(fā)育成完整的大蒜花芽（圖２－１邋Ｆ）。逡逑Ｖ入＝Ｂ逡逑圖２－１大蒜花芽各發(fā)育時期掃描電鏡圖像逡逑（Ａ）

掃描電鏡圖像,大蒜,心皮,雄蕊