玫瑰3个WD40转录因子的克隆与表达分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wangwei4833250
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玫瑰(Rosa rugosa)因其花瓣颜色丰富多彩,气味芳香独特,是蔷薇科蔷薇属的多年生花卉里表现最为突出的一种观赏花卉。玫瑰种植条件宽泛,适应能力极强因此深受广大劳动者热爱。玫瑰之所以具有优良种植条件,最重要的是它十分耐干旱,因此这作为玫瑰品种培育的重要方面来研究。另外,相较于牡丹、月季、芍药等中国传统名花在园林造景中的应用,玫瑰普及率较低。究其原因可分为两点,一是玫瑰茎杆多刺,导致其在园林观赏、栽培管理、花朵釆摘过程中存在诸多不便,二是玫瑰花色多以玫红、粉色、白色为主,很少有其他颜色的玫瑰,观赏价值大大降低。因此针对以上方面,我们利中用具分有子多W泡D运40输蛋,技种术生的物手化段学去和研细究胞关生键物调学控功基能因的白组在装玫细瑰胞品骨种架中,的调功控能细作胞用周及期如,何启,参动蛋发白与M现质玫BW瑰W家D族生转40命录进复程合对体于的培多育样它蛋具白有是信一号种转广导泛,玫功瑰能分R布NyA在优因良此品研真加核工生及èY种究物囊具有重要意义。本试验以?紫枝?玫瑰(R.rugosa‘Zizhi’)为主要材料,另外还有?白紫枝?(R.rugosa ‘Baizizhi’)、?粉紫枝?(R.rugosa‘Fenzizhi’)、?天鹅黄?(R.rugosa‘Tianehuang’)、?唐粉?(R.rugosa‘Tangfen’)、?西子?(R.rugosa‘Xizhi’)、?紫龙卧池?(R.rugosa ‘Zilongwochi’)、?珲春?(R.rugosa‘Hunchun’)共8个玫瑰品种材料,以转录组数据库中的序列片段为基础,利用RT-PCR方法分离得到了3个WD40转录因子及其全长cDNA序列,3个转录因子分别为Gβ(WD40-1)、RUP2(WD40-2)、TTG1(WD40-3);利用生物信息学技术对其氨基酸序列结构、蛋白质理化性质及磷酸化位点等进行分析与鉴定;采用实时荧光定量方法,分析玫瑰不同品种及不同组织部位中3个WD40基因的表达情况;采用转基因技术将WD40-1基因稳定转化烟草,WD40-2和WD40-3基因稳定转化拟南芥,以验证其在不同物种中的生物功能。主要研究结果如下:1.克隆得到的3个WD40基因的cDNA模板是‘紫枝’玫瑰花半开期的花瓣,其中WD40-1(MK034864),开放阅读框是981bp,共编码326个氨基酸;WD40-2(MK039443),开放阅读框是1173 bp,共编码390个氨基酸;WD40-3(MK039444),开放阅读框是1041 bp,共编码346个氨基酸。2.WD40蛋白都含有多段高度保守的特殊基序,起于甘氨酸-组氨酸二聚肽,止于色氨酸-天冬氨酸二聚肽,一共含有大约40个氨基酸残基,因故得名WD40基序,进一步研究可知WD基序可以含有44-60个氨基酸残基,C端有一段可变区,含有11-24个氨基酸残基。WD40蛋白一般含有4-16个顺势重复的WD40基序,这些基序即为保守结构域。3.WD40-1、WD40-2以及WD40-3三者编码蛋白的分子式分别为C1601H2520N450O486S11、C3415H5659N1173O1434S313以及C1723H2661N465O529S12;蛋白的二级结构预测结果表明三者的二级结构以无规则卷曲(Random coil)为主;含有少量的磷酸化和糖基化位点,无跨膜结构域,证明3个WD40蛋白基本理化性质属于不稳定的亲水蛋白和非分泌型蛋白。4.3个WD40基因通过实时荧光定量的方法得到在玫瑰不同品种和组织部位中它们的基因表达量差异较大。综合来看,3个基因都参与植物发育调控且都具有一定的特异性。WD40-1基因在花瓣与叶片中的表达量较高,WD40-2基因在根和萼片中的表达量最高,WD40-3基因在叶片与茎中的表达量最高。推测3个基因分别参与不同的生物合成过程,表现出3种不同的WD40蛋白功能。5.成功构建3个WD40基因的表达载体pCAMBIA1304-WD40-1、-WD40-2、-WD40-3,并成功转化进农杆菌GV3101,后续成功获得WD40-1转基因烟草植株、WD40-2转基因拟南芥及WD40-3转基因拟南芥植株,并对转基因植株进行观察分析。
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