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乙烯(C2H4)是五大类植物激素中结构最为简单的唯一的气态物质。它是一种植物内源激素,影响着植物生长发育的许多过程。它是由S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)经由中间产物1-氨基环丙烷基-1-羧酸(ACC)生物合成的。从SAM生成ACC是这个途径的限速步骤,由ACC合成酶(ACS)催化完成。ACC合成酶由多基因族编码,番茄(Lycopersiconesculentum)中至少有8个ACC合成酶编码基因。
乙烯的生物合成受到正向和负向两方面的反馈调控。根据果实成熟过程中乙烯生成量的变化,McMurchie等人首次提出了第一系统乙烯和第二系统乙烯的观念。LE-ACS6参与番茄果实成熟过程中第一系统乙烯的合成,其基因表达在果实成熟前受到乙烯的负调控。
为了进一步研究调控LE-ACS6基因表达的分子机制,在前期LEACS6启动子结构分析工作的基础上,我们分别构建了全长的LE-ACS6启动子与报告基因GUS的融合基因(FullLE-ACS6promoter::GUS)及从LE-ACS6启动子中分别将-345bp到-264bp和从-699bp到-539bp的序列缺失的两个缺失启动子与GUS的融合基因(D1LE-ACS6promoter::GUS和D2LE-ACS6promoter::GUS),并转化土壤农杆菌LBA4404,通过农杆菌介导的转化方法稳定转化微型番茄(Micro-Tom)。经分子生物学方法鉴定,我们分别获得了三种构建的转基因番茄:简称Full、D1和D2品系转基因番茄。
我们分别对三种构建的转基因番茄的花、叶片、萌发的种子、幼苗和不同发育时期的果实进行GUS染色,以此来研究LE-ACS6启动子的组织和发育的特异性,并比较启动子内部特殊序列缺失对其组织特异性表达的影响。利用外源乙烯和生长素(IAA)分别处理三种构建的转基因未成熟绿果,荧光活性测定结果显示:与全长LEACS6启动子活性相比较,D1-LEACS6对乙烯的应答和D2-LEACS6对生长素的应答特性发生很大变化,说明两种缺失序列中可能分别存在响应乙烯和生长素刺激的顺式作用元件。