茄子雄性不育花藥蛋白質(zhì)組差異研究及相關(guān)基因的克隆與表達(dá)分析.pdf

1、茄子（Solanum melongena L.）是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡氖卟酥?，具有很?qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)。利用雜種優(yōu)勢(shì)可以提高茄子產(chǎn)量、增強(qiáng)抗逆性、改良品質(zhì)。雄性不育系作為母本生產(chǎn)雜種一代是利用茄子雜種優(yōu)勢(shì)的一種重要途徑，其中花藥不開(kāi)裂是功能性雄性不育的表現(xiàn)形式之一。明確茄子雄性不育的發(fā)生機(jī)理，對(duì)利用雜種優(yōu)勢(shì)育種和創(chuàng)造茄子種質(zhì)資源具有重要的理論意義與實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究以茄子雄性不育系F16-5-6和可育系142為試驗(yàn)材料，采

2、用雙向電泳技術(shù)和質(zhì)譜鑒定技術(shù)對(duì)這兩個(gè)品種同一時(shí)期的花藥進(jìn)行了差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究分析。獲得了可能與花藥發(fā)育及茄子雄性不育相關(guān)的差異表達(dá)蛋白，并對(duì)其中一個(gè)差異表達(dá)蛋白COI1的編碼基因及其途徑中的兩個(gè)基因JAZ1、MYC2進(jìn)行了同源克隆、生物信息學(xué)及熒光定量PCR表達(dá)分析，從蛋白質(zhì)水平和基因水平上探尋了茄子花藥不開(kāi)裂的可能原因，從而為今后進(jìn)一步探索茄子功能性雄性不育機(jī)理的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、采用蛋白雙向凝

3、膠電泳對(duì)茄子花藥蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，從分離的43個(gè)蛋白點(diǎn)中選取4個(gè)極顯著差異蛋白點(diǎn)進(jìn)行MALDI-TOF/TOF-MS/MS質(zhì)譜鑒定分析，4個(gè)極顯著差異蛋白點(diǎn)均被成功鑒定。通過(guò)對(duì)這些差異蛋白點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，這四種蛋白分別是：GTP酶開(kāi)關(guān)蛋白、鐵超氧化物歧化酶、COI1蛋白和丙酮酸激酶，且均為下調(diào)蛋白。
　　2、茄子花藥發(fā)育及花藥開(kāi)裂相關(guān)差異表達(dá)蛋白基因的克隆、生物信息學(xué)及表達(dá)分析。
　　①以茄子花藥cDNA為模板，同源克隆到茄

4、子花藥COI1基因完整的ORF框。其ORF長(zhǎng)1812bp，編碼603個(gè)氨基酸。通過(guò)預(yù)測(cè)分析表明該蛋白在N-端有一個(gè)F-box結(jié)構(gòu)域，在C-端有5個(gè)富含亮氨酸的結(jié)構(gòu)域（leucine-rich repeats），表明該蛋白屬于植物COI1蛋白家族。克隆了茄子花藥茉莉酸（jasmine acid，JA）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中兩個(gè)關(guān)鍵基因JAZ1和MYC2完整的ORF框。其中JAZ1的ORF長(zhǎng)759bp，編碼252個(gè)氨基酸，該蛋白含有TIFY（ZIM

5、）和CCT2（Jas）兩個(gè)保守的功能結(jié)構(gòu)域；MYC2的ORF長(zhǎng)2076bp，編碼691個(gè)氨基酸，該蛋白含有一個(gè)bHLH保守結(jié)構(gòu)域。與多種植物同源基因的進(jìn)化關(guān)系分析表明，克隆的茄子茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑三個(gè)關(guān)鍵基因分別與不同植物的同源基因表現(xiàn)出較高的相似性。
　?、诓捎脽晒舛縋CR的方法檢測(cè)茄子中茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因COI1、JAZ1、MYC2在可育系和不育系不同時(shí)期花藥中的表達(dá)量。研究結(jié)果表明，可育材料142中的COI1的表達(dá)

6、量隨開(kāi)花時(shí)間逐步下降，JAZ1的表達(dá)量保持較低水平表達(dá)，MYC2的表達(dá)量則先上升后下降：茉莉酸信號(hào)在開(kāi)花前通過(guò)COI1基因作為受體進(jìn)行傳遞，JA信號(hào)隨后增強(qiáng)，從COI1的下降和MYC2的協(xié)調(diào)增長(zhǎng)可以看出來(lái)，在開(kāi)花后COI1的表達(dá)量較開(kāi)花前保持在低水平狀態(tài)，推測(cè)在開(kāi)花前JA信號(hào)已經(jīng)向下游傳導(dǎo)完成。與之相反，不育材料F16-5-6的表達(dá)情況來(lái)看，COI1整體上始終保持低水平表達(dá)，并且在整體量上顯著低于在可育材料142花藥中的表達(dá)量，抑制因子