小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中MADS及靶基因的差異表達(dá)分析.pdf

1、MADS家族蛋白是一類重要的轉(zhuǎn)錄因子。因最早發(fā)現(xiàn)在MCM1、AGAMOU、DEFICIENS和SRF四類蛋白中均含有一段保守的特異序列，把這段序列稱為MADS-Box，把含有這段序列的蛋白質(zhì)稱為MADS家族蛋白。MADS家族蛋白以二聚體形式通過其保守的MADS-Box與特定的DNA序列相結(jié)合來調(diào)控基因的表達(dá)。迄今為止，植物中已發(fā)現(xiàn)數(shù)以百計(jì)的MADS-box家族蛋白及其靶基因。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些基因參與調(diào)節(jié)植物的許多生長發(fā)育過程，諸如營養(yǎng)器官的

2、發(fā)生、花器官的形成及種子的發(fā)育等等。然而關(guān)于植物細(xì)胞脫分化過程中MADS盒基因的研究尚未見報(bào)道。 為研究小麥成熟胚和幼胚脫分化的差異，本研究利用基因芯片技術(shù)在轉(zhuǎn)錄水平研究了MADS家族相關(guān)基因在小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中的表達(dá)變化，以期揭示MADS家族基因在小麥胚脫分化中的可能作用。其主要研究結(jié)果如下： 以小麥成熟胚和幼胚脫分化起始0h點(diǎn)為對(duì)照，分別研究2、6、12、24和72h基因的表達(dá)變化。將信號(hào)值表達(dá)變化兩倍以上

3、的基因視為有意義差異表達(dá)基因。在小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中檢測到MADS盒基因分別為81和95個(gè)。在成熟胚脫分化過程中的不同時(shí)點(diǎn)，有21個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，50個(gè)基因表達(dá)下調(diào)，10個(gè)基因出現(xiàn)上調(diào)和下調(diào)。在幼胚脫分化過程中的不同時(shí)點(diǎn)，有13個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，66個(gè)基因表達(dá)下調(diào)，16個(gè)基因出現(xiàn)上調(diào)和下調(diào)。其中，與花分生組織和花器官分化相關(guān)的MADS家族基因，在小麥胚脫分化中大多數(shù)表達(dá)下調(diào)；與根系生長、春化作用、胚發(fā)育相關(guān)的MADS家族基因在小麥

4、成熟胚脫分化中以上調(diào)為主，但在幼胚脫分化中以下調(diào)為主；與葉片生長、外界信號(hào)反應(yīng)、開花時(shí)間相關(guān)MADS家族基因在成熟胚和幼胚培養(yǎng)的整個(gè)過程或某些時(shí)點(diǎn)表現(xiàn)為下調(diào)表達(dá)。此外，還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)未知功能的MADS家族基因，m7和cdm51在胚脫分化過程中也發(fā)生了有意義的差異表達(dá)。這些差異表達(dá)的基因可能在小麥胚脫分化過程中起重要作用。 利用生物信息學(xué)技術(shù)，對(duì)MADS家族基因種類及其相應(yīng)的靶基因進(jìn)行了查找和挑選。在小麥基因芯片中檢測到PI、AGL

5、9、SEP3、AP1、SVP、SQUA、CO和AG8種MADS家族轉(zhuǎn)錄因子及其9種靶基因。在成熟胚脫分化中有共18個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因，所調(diào)控的靶基因有25個(gè)；在幼胚中有21個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因，所調(diào)控的靶基因有16個(gè)。其中CO和PI兩種轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因在成熟胚脫分化下調(diào)倍數(shù)比幼胚大；AP1、SQUA、AGL93種轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因在幼胚脫分化中的作用比成熟胚更加活躍；AG、SVP兩種轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因在成熟胚中以上調(diào)為主在幼胚脫分化以下調(diào)為主；

6、SEP3轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脫分化中的都以下調(diào)為主，且變化倍數(shù)差異不大。推測在成熟胚和幼胚脫分化中，SEP3轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因的作用相近，其他7種轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因表達(dá)差異較大比較復(fù)雜?？梢?，MADS家族轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脫分化過程中以下調(diào)為主。這一結(jié)果表明，這些基因的下調(diào)表達(dá)可能有利于小麥胚的脫分化啟動(dòng)和進(jìn)行。 本文研究發(fā)現(xiàn)：MADS盒基因也在小麥胚的脫分化中表達(dá)，表明MADS盒基因的生物學(xué)功能并非僅