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绿竹花发育相关基因BoAP3的克隆与分析

2023-10-30 来源:爱问旅游网
浙江农林大l学学报,2013,30(6):839—842 Journal ofZhejiang A&F University 绿竹花发育相关基因BoAP3的克隆与分析 朱龙飞,徐英武,林新春 (浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地,浙江临安31 1300) 摘要:MADS—box基因家族在决定花分生组织特性和花器官发育过程中起着重要的作用。以绿竹Bambusa oldhamii 开花试管苗花芽为植物材料,采用cDNA末端快速扩增技术(rapid ampliifcation of cDNA ends,RACE)技术,获得了 1条MADS—box基因家族的基因,命名为B 尸3。序列分析结果表明:B J口3开放阅读框(open reading lfame,ORF) 长度为654 bp,编码218个氨基酸,具有典型的植物MADS.box蛋白结构,其编码肽链包含了MADS区、K区、I 区和C区。 JD3与小麦Triticum aestivum,水稻Oryza s鳓0等AJ口3一 ike同源基因所编码的氨基酸同源性达到80% 以上。定量聚合酶链式反应(PCR)结果表明:BoAP3基因在开花试管苗的花芽中表达量是不开花试管苗营养芽表达 量的8.1倍,表明该基因可能参与了花器官的发育。图4参14 关键词:林木遗传学;绿竹;BoAP3;MADS—box 中图分类号:¥722.3 文献标志码:A 文章编号:2095.0756(2013)06—0839—05 Cloning and analysis of the flowering-related gene,BoA P3, in Bambusa oldhami ZHU Longfei,XU Yingwu,LIN Xinchun (The Nu ̄ufing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silvicuhure,Zh ̄iang A&F University,Lin’an 31 1300,Zh ̄iang,China) Abstract:MADS—box family genes play impo ̄ant roles in the determination of lforal meristem identity and the development of floral organ identity.Here we repoaed a full length MADS—box gene obtained from the flower bud of Bamb usa oldhamii.It was named as BOA P3 based on sequence similarity.DNA sequence analysis showed that the BoA P3 was 654 bp length and contained an open reading flarhe(ORF)encoding a pr6tein of 218 mino acids that shared over 80%homolt ̄g'y with Oryza sativa and Triticum aestivum of APETALA 3 homo— logues.The protein showed a typical MADS—box gene structure containing MADS domain,K domain,I region and C terminus.Quantitative real—time PCR anai ̄.sis revealed that the expression level of BoA P3 in flower buds was 8.1 times higher than in vegetative shoots.suggested that BoA P3 may be involved in floral organ develop— ment.[Ch,4 fig.14 ref.] Key words:forest tree breeding;Bambusa oldh姗 ;BoA193;MADS—box MADS.box基因家族是一类转录因子,最先从酵母的转录因子MCM1、拟南芥Arabidopsis thaliana 的AG基因、金鱼草Antirrhinum,n us的DEF(DEFICIEMNS)基因和人的转录因子 F( )中鉴定出 来,在决定植物开花时间和花形态建成中均起着非常重要的作用¨ ]。通过对拟南芥和金鱼草的研究, Bowman等 提出了花器官发育的ABC模型,将同源异型基因分成A,B和c等3类 花器官的性质便 是由这3类同源异型基因所决定。A类基因独自作用形成萼片,A类和B类基因共同作用形成花瓣,B 类和C类基因共同作用形成雄蕊,C类基因独自作用形成雌蕊。A咫 3(AP3)/DEFICIENS(DEF)为 收稿日期:2012 11-21;修回日期:2013・01—07 基金项目:国家自然科学基金资助项目(31000295);国家重点基础研究发展计划(‘973”计划)项目(2012CB723008) 作者简介:朱龙飞,从事植物分子生物学研究。E-mail:longfzhu@163.corn。通信作者:林新春,教授,博士, 从事植物分子生物学研究。E.mail:lxe@zafu.edu.cn 842 浙江农林大学学报 2013年l2月20日 oAP3系(图3)。 一37 OsMADS 1 6 Oryza sativa 38 BoAP3 Bambusa oldhamii 100『 W AP3 96 sil。kkyv 1 ZzTrP i口 ti, c卵u口 m 。 “  ̄paleoAP3 。-—--。__——ApDEF Agapanthus praecox 42 99 r CsAP3a CFOCUS sativus 100 LCsAP3b Crocus sativus AP3 Arabidopsis thaliana 1 98 DEF Antirrhinum m US j uAP3 96 NMH7 Medicago sativa TM6 Petunia×hybrida 61 CmB2 Dianthus caryophyllus J TM6 ——PI protein Arabidopsis thaliana 1O0 globosa Antirrhinum majUS ———— 0.05 图3基于MADS盒基因氨基酸序列构建的系统树分析 Figure 3 Phylogenetic analysis based on the amino acid sequence of MADS—box genes 2.2 DAP3表达分析 2.2.1标准曲线的制作使用PCR产物作为模板,逐级 稀释10.0倍,做6个梯度,制作Actin和BoAP3的标准 曲线。Actin和BoAP3的扩增曲线R 分别为1.000和 0.998,表明模板重复性好,所采用的PCR体系和热循 环体系条件可以得到稳定的实验结果。 2.2.2 BoAP3在花芽和营养芽中的表达水平 以同时继 代1周的开花试管苗的花芽和营养试管苗的营养芽 cDNA为模板,以Actin为内参,研究BoAP3基因在花 芽和营养芽中的相对表达情况(图4)。每个模板和引物 组合做3个重复。每个引物和模板组合的Cl值的标准误 差较小,表明重复性好,且Actin和BoAP3引物扩增的 Cf值均落在标准曲线cl值的区间。定量结果表明: BOAP3在花芽的表达量明显比营养芽高,是营养芽表达 量的8.1倍。 3 结论与讨论 为了探讨MADS—box基因调节竹类花器官发育的作用,克隆得到绿竹中的A 一like基因并命名为 BoAP3,该基因具有MADS-box中B类基因的结构特征。依据基因C端序列的不同,AP3一like基因分为 3个基因系,分别是paleoAP3系,eu—AP3系和TM6系。本研究中分离的BoAP3蛋白质序列与paleoAP3 系最相近,具有paleoAP3基序(YGx-HDLRLA)[9-lol(图2),BoAP3与小麦、水稻等AP3一like同源基因所 编码的氨基酸同源性达到80%以上,且在系统进化树上聚为一类。综上所述,可以确定BoAP3是B类 AP3一like基因。 到目前为止,已经从多个物种中克隆得到了花发育相关的B类基因(图3),其表达模式有着显著 的差异。拟南芥中,AP3基因在花器官发育的第2轮和第3轮表达[11],而在金鱼草中DEF基因在花器 官发育4轮中都有表达,在非花组织不表达 引,玉米的silkyl基因在花器官所有部位表达 ],荧光定量 PCR结果可以看出,绿竹开花试管苗花芽的表达量是不开花试管苗营养芽表达量的8.1倍,这一结果表 第3O卷第6期 朱龙飞等:绿竹花发育相关基因BoAP3的克隆与分析 843 明BoA尸3与花器官发育有密切关系。 参考文献: [1]MANDEL M A,YANOFSKY M F.A gene tirggering lfower formation in Arn6 却s [J].Nature,1998,337:522— 524. 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