小麥隱花色素基因及線粒體ATP合酶F-,A-d亞基基因的克隆與分析.pdf

1、隱花色素是植物的一類重要藍(lán)光受體，它通常由一個(gè)小的基因家族編碼。在本研究中，通過綜合運(yùn)用簡(jiǎn)并引物PCR、Southern雜交和生物信息學(xué)方法，揭示了小麥CRY基因家族的組成為CRY1a，CRY1b，CRY2和CRY-DASH，這四個(gè)成員在亞基因組水平都是單拷貝基因。小麥、大麥和水稻的CRY1a，CRY1b和CRY2基因分別位于共線性的染色體上。 利用RT-PCR和LD-PCR克隆了Ta CRY1a和Ta CRY2的全長(zhǎng)cDNA及

2、其編碼基因。比較小麥和其他單、雙子葉植物CRY基因的結(jié)構(gòu)表明不同植物的CRY1和CRY2總體上都具有類似的外顯子/內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。CRY亞家族的分化在單、雙子葉植物產(chǎn)生之前就已發(fā)生，單子葉植物的CRY1又進(jìn)一步分化為CRY1a和CRY1b。 Ta CRY1a和Ta CRY1b在葉片中表達(dá)豐度較高，在其他組織中均較低。Ta CRY2在葉片中的表達(dá)比Ta CRY1低，但在萌動(dòng)胚的表達(dá)顯著比Ta CRY1高。白光和藍(lán)光照射對(duì)幼葉中Ta

3、CRY1a和Ta CRY2的表達(dá)都有一定的上調(diào)作用，紅光對(duì)Ta CRY1a表達(dá)的上調(diào)作用明顯。在幼根和葉中Ta CRY1a的表達(dá)不受NaCl，PEG和ABA處理的影響；但TaCRY2在幼根和萌動(dòng)胚中的表達(dá)受這三種脅迫的顯著誘導(dǎo)。EST庫檢索發(fā)現(xiàn)白粉菌侵染和長(zhǎng)時(shí)間的低溫處理能分別增加葉片中TaCRY2和TaCRY1a的表達(dá)頻率。 TaCRY1a一級(jí)結(jié)構(gòu)不含任何已知的核定位和核輸出信號(hào)，但瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)表明它是一個(gè)藍(lán)光依賴的核質(zhì)穿梭

4、蛋白。TaCRY1a的N端(AA1-AA492)和C端(AA493-AA700)分別有至少兩個(gè)和一個(gè)區(qū)段包含核定位信息。核輸出信息僅存在于分子的N端。N端AA136-AA260區(qū)段同時(shí)具有足夠的核定位和核輸出信息。 線粒體ATP合酶(F0F1-ATPsynthase)是細(xì)胞能量代謝的關(guān)鍵酶。本研究從小麥T-型細(xì)胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系N2114的花藥中克隆了編碼F0F1-ATPsynthase FAd亞基的基因TaFAd，并證明其編碼

5、產(chǎn)物定位于線粒體。該基因在亞基因組水平為單拷貝。 TaFAd在小麥葉、莖、花藥、雌蕊等各組織中均有表達(dá)，但其在T-CMS花藥中的表達(dá)豐度顯著低于可育花藥。Western雜交檢測(cè)不到不育花藥中TaFAd蛋白的積累。TaFAd在太谷核不育小麥花藥中的表達(dá)正常，其豐度與可育親本揚(yáng)麥5號(hào)無明顯差異。這些結(jié)果表明T-CMS花藥中TaFAd的表達(dá)受到線粒體的反向調(diào)控。編碼F0F1-ATP合酶20kDa亞基的基因表現(xiàn)出與TaFAd類似的在T

6、-CMS花藥中顯著降低的表達(dá)模式。編碼γ亞基和6kDa亞基基因的表達(dá)在可育與不育花藥間無明顯差異。 TaFAd與Rf6同位于與小傘山羊草6U染色體同源的小麥第六群染色體短臂上。通過對(duì)N2114，Su3，CS和小傘山羊草上TaFAd位點(diǎn)的克隆和序列比較，我們證明N2114中含有一個(gè)易位自小傘山羊草的AuFAd基因。根據(jù)該基因序列設(shè)計(jì)的STS標(biāo)記在N2114×Su3 F2群體中與育性共分離。該標(biāo)記可用于以N2114為基礎(chǔ)的恢復(fù)系選