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花香是植物重要的生物学特性,对植物的授粉和防御有着重要的作用,花香、花色与花型是评价观赏花卉品质的三要素,因此,花香的生物合成调控一直是研究热点。花香生物合成与释放受到光温等非生物因素条件的调控,其中,光是最重要的调控因子。本实验研究材料‘马里兰’金鱼草(Antirrhinum majus L.‘Maryland’)主要释放大量单萜类挥发物。课题组前期工作查明,随着光强增高,金鱼草花香释放量显著增加;不同光质处理金鱼草,相比对照黑暗,蓝光处理下花香挥发物含量最高并有显著差异,本研究在分析不同光质处理花瓣转录组中,筛选富集在萜烯通路的38个候选差异基因及19个差异表达的转录因子,并克隆其中蓝光下表达量较高的4基因合酶:Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS和3个类转录因子:AmMYB24,AmMYB63,AmMYC2并进行聚类分析及时空表达特异性分析;为了进一步明确转录因子与下游萜烯合酶的关系,本研究克隆了Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS的启动子上游2000bp并利用酵母单杂(Y1H)及双荧光素酶(Dual-LUC)试验进行分析;为了进一步明确三个转录因子之间的关系,本研究利用酵母双杂(Y2H)及双分子荧光互补(Bi FC)试验进行分析;利用VIGS及瞬时过表达技术对这互作的2个转录因子侵染金鱼草,研究其对金鱼草花香单萜类物质合成的调控作用;酵母双杂试验进一步探索转了录因子与蓝光受体蛋白Am CRY1的作用。本研究初步阐述了蓝光调控金鱼草花香机制以及为观赏性状的分子改良工作奠定基础。1.在蓝光,红光,绿光及黑暗转录组测序结果中对富集在萜烯通路的结构基因及相关的MYB类转录因子进行热图分析,结果表明,相关通路筛选到22个萜类骨架的生物合成途径中结构基因和MYB类转录因子18个,另外根据阈值(Pvalue≤0.01且|Log2FC|≥2)筛选到显著差异的蓝光下表达量高的结构基因Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS 4个,转录因子AmMYB24,AmMYB63 2个,茉莉酸途径转录因子AmMYC2 1个。将其在黑暗,蓝光及去除蓝光的其他光质进行0h,12h照射处理,其中Am OCS与AmMYB24的相对表达量趋势相同,都随蓝光照射时长增加,在黑暗及去除蓝光的其他光下减少;AmMYB63与AmMYC2的表达量变化不明显。2.AmMYB24全长594bp,编码198个氨基酸,属于R2R3-MYB类转录因子,其表达水平在S2时期显著高于其他阶段;AmMYB63基因全长945bp,编码315个氨基酸,属于R2R3-MYB类转录因子,其表达水平在S4时期显著高于其他阶段;AmMYC2基因全长1980bp,编码660个氨基酸,属于b HLH-MYB类转录因子,其表达水平在S4时期显著高于其他阶段;其中AmMYB24在4个发育阶段中表达水平呈现先升高后降低趋势,而AmMYB63与AmMYC2与之相反三个转录因子在花瓣中表达水平显著高于雌蕊雄蕊等。3.克隆得到Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS基因的启动子2000bp,分别与AmMYB24,AmMYB63,AmMYC2进行Y1H及Dual-LUC试验,Y1H实验结果表明AmMYB24,AmMYB63,AmMYC2与Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS基因的启动子分别互作,但AmMYB63互作能力较弱;为了进一步明确其互作能力强弱,Dual-LUC试验结果表明,与对照相比,AmMYB24与Am OCS基因的启动子最强,而AmMYC2对Am OCS基因的启动子具有负调控的作用;与对照相比,AmMYB63对四个启动子也有负调控的作用;将Am OCS基因的启动子短截后发现其与MYB结合位点:MYBCOREATCYCB1特异结合。4.酵母双杂(Y2H)及双分子荧光互补(Bi FC)试验结果表明,在三个转录因子中,只有AmMYB24与AmMYC2互作,而AmMYB63与AmMYB24及AmMYC2均不互作;Dual-LUC试验结果表明,AmMYC2会绑定AmMYB24调控下游Am OCS基因的启动子的转录激活。5.将AmMYB24沉默后,萜类骨架的生物合成通路中结构基因的表达水平也随之改变。与对照相比,Am DXS,Am DXR,AmMYS,Am OCS的相对表达量分别下降了60%,50%,50%,70%,花瓣挥发物中主要单萜类物质罗勒烯的释放量减少了50%;将AmMYB24过表达后,结果与之相反,其中Am OCS的相对表达量升高89%,罗勒烯的释放量增加49%。而沉默和过表达AmMYC2对Am OCS的相对表达量影响不大,这进一步判断AmMYB24正向参与单萜类物质罗勒烯合成调控。6.瞬时沉默Am CRY1基因后,相比对照花瓣中Am CRY1基因表达量下降85%,AmMYB24下降了48%,而对AmMYC2影响不大;酵母双杂(Y2H)及双分子荧光互补(Bi FC)试验结果表明,AmMYB24与Am CRY1存在相互作用。对沉默后花香释放量和基因表达量分析可知,蓝光受体Am CRY1对金鱼草花香物质的生物合成是有起着正调控的作用。