玫瑰匍匐相关基因LAZY1的克隆与表达分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HongJuZhang
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玫瑰(Rosa rugosa)是蔷薇属的一种重要园林观赏植物,它不仅具有重要的经济价值,在城乡绿化中也有着广泛的应用。近年来,国内外学者对玫瑰的研究主要集中在花色、花香、育种、品种分类和花期调控等方面,对玫瑰株型研究甚少。株型是园林植物的重要观赏性状,良好的株型不仅有助于植物生物量的积累,也可以丰富植物的观赏要素。植物株型主要由地上部分的分枝角度以及分枝方向控制,目前已知分枝调控相关基因包括LAZY1、TAC1、DRO等,但对它们的分子调控机制的研究依然处于初始阶段,供研究的试材也只集中在禾本科植物和少数木本植物中。因此,研究控制玫瑰株型相关LAZY1基因,对阐明玫瑰分支角度分子调控机制,进而对玫瑰进行株型性状改良和分子育种具有重要意义。本研究以‘紫枝’、‘紫龙卧池’、‘平枝玫’为试验材料,根据NCBI数据库中其他植物的LAZY1基因,利用RT-PCR和RACE方法分离得到玫瑰LAZY1基因序列;对其序列结构、理化性质、系统进化等进行生物信息学分析;利用实时荧光PCR(qRT-PCR)的方法,分析了玫瑰LAZY1在不同玫瑰组织部位、不同玫瑰品种中的表达差异,主要结果如下:(1)以‘平枝玫’玫瑰一年生嫩茎cDNA为模板首次克隆得到玫瑰LAZY1基因,分别命名为RrLAZY1-a和RrLAZY1-b,GeneBank登录号分别为MG917092、MG937048,开放阅读框分别为1194bp、1170bp,分别编码397和389个氨基酸。(2)运用生物信息学分析软件对玫瑰RrLAZY1-a和RrLAZY1-b序列的蛋白分子量、疏水性、磷酸化和糖基化位点、信号肽、二级结构、跨膜结构域、保守结构域等进行分析,同时对玫瑰LAZY1基因序列进行Blast分析,并构建系统进化树。结果表明,玫瑰RrLAZY1-a和RrLAZY1-b蛋白不含保守结构域,分子式分别为C1914H3043N543O628S16和C1882H2988N532O617S14,二级结构主要为α-螺旋、无规则卷曲和延伸主链,含有众多磷酸化位点,不含糖基化位点,不含信号肽和跨膜结构域,含有核定位信号,属于非分泌型亲核蛋白。Blast序列分析显示玫瑰RrLAZY1-a与RrLAZY1-b基因和桃树的相似性达到85%,和其他木本植物亦有较高的相似性,系统进化树结果表明玫瑰LAZY1基因与桃树和甜樱桃LAZY1亲缘关系较近,与植物分类学分类相一致。(3)利用qRT-PCR(实时荧光定量PCR)技术对RrLAZY1-a基因在三个玫瑰品种的不同组织部位以及不同玫瑰品种中的表达情况进行分析,结果表明,RrLAZY1-a基因在玫瑰不同组织部位中均有表达,在茎中表达量最高,在雌蕊和腋芽中表达量次之,在叶片、雄蕊、萼片中表达相对较低,在花瓣中表达量最低接近不表达,在根中无表达。在不同品种中的表达分析表明,玫瑰RrLAZY1-a在‘紫枝’嫩茎中的表达量最高,在‘紫龙卧池’中次之,在‘平枝玫’中表达最低,结合这几种玫瑰品种的株型,推测玫瑰RrLAZY1-a基因以抑制子的作用负调控玫瑰分枝角度,进而调控玫瑰株型。(4)构建了玫瑰LAZY1基因表达载体pROKⅡ-RrLAZY1-a和pROKⅡ-RrLAZY1-b,并成功转化农杆菌GV3101感受态,侵染烟草后进行亚细胞定位分析,发现RrLAZY1-a与RrLAZY1-b都定位在细胞核,后续需通过转基因进一步验证其功能。
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