矮牽牛重瓣形態(tài)建成及PMADS3互作蛋白解析.pdf

1、重瓣性是觀賞植物最重要的觀賞性狀之一，研究其形成的分子機理，對提高植物的觀賞性具有十分重要的意義。矮牽牛作為花發(fā)育研究的模式植物并擁有著自然重瓣品利，是研究這一性狀的理想材料。目前關于重瓣花形成相關機制的闡述大多集中于C類基因突變所引起的雄蕊瓣化和花分生組織終止延遲這一方面。擬南芥中，C類基因AGAMOUS(AG)和花分生組織特征基因WUSCHEL(WUS)之間的反饋調控環(huán)的打破被認為是重瓣性狀形成的根本原因。我們即是在這個理論的基礎上

2、對矮牽牛重瓣的形態(tài)建成和C類基因PMADS3的互作蛋白進行了探索。主要的研究結果如下:
　　1.矮牽牛單重瓣形態(tài)建成差異比較
　　以實驗室多年來建立起的矮牽牛單重瓣分離近等基因系為材料，我們從形態(tài)學和組織學兩個方面對單瓣花和重瓣花進行了詳細的比較和分析。我們發(fā)現(xiàn)重瓣花的株型、葉型、花序類型、花萼片數(shù)目相比單瓣花都沒有任何變化，且大多數(shù)花藥也能夠正常成熟，但花瓣裂片數(shù)、花瓣中維管束數(shù)目、雄蕊數(shù)，心皮數(shù)以及花輪數(shù)相比單瓣花都有增

3、加。此外，重瓣的內層花瓣為分離狀，被認為應該起源于雄蕊的瓣化。結合前人的結果，我們對矮牽牛重瓣花的形成機理有以下幾種假設:(a).C類基因表達水平，表達區(qū)域的改變;(b).C類基因部分互作因子或部分靶基因的突變;(c).控制花分生組織大小和花分生組織終止的其他相關基因表達模式發(fā)生了變化。
　　2.PMADS3的轉錄因子特性
　　通過PMADS3和7個CDE類蛋白的亞細胞定位分析，我們發(fā)現(xiàn)C類蛋白PMADS3、FBP6及E類蛋

4、白FBP2、FBP5、FBP9、PMADS12均定位于細胞核，而D類蛋白FBP7、FBP11定位于細胞質。另外，我們對PMADS3與7個CDE類蛋白的互作進行了BiFC分析，發(fā)現(xiàn)PMADS3能夠直接與4個E類蛋白互作，但是不能直接與FBP6、FBP7、FBP11蛋白進行互作，且PMADS3與4個E類蛋白分別形成的二聚體也被檢測到只存在于細胞核中。這些結果與PMADS3被認為的MADS-box轉錄因子特性相符合。
　　3.PheIF

5、3f和PhAGO10的功能分析
　　在實驗中，我們克隆了兩個新的基因PheIF3f和PhAGO10，并對這兩個蛋白進行了功能域分析及亞細胞定位確定。結果表明PheIF3f蛋白屬于eIF3f亞家族，可能具有翻譯抑制、介導去泛素化及阻斷pre-mRNA編輯等方面的功能，而它的蛋白亞細胞定位于細胞核和細胞質中，這與它被認為具有的廣泛的生物學功能相符。PhAGO10則屬于ARGONAUTE蛋白家族，可能具有結合小RNA并在小RNA引導下介

6、導靶基因mRNA降解或翻譯抑制等方面的功能，它的蛋白亞細胞定位于細胞質，這同樣與它被預測的生物學功能相符。PhAGO10-RNAi的轉基因植株表現(xiàn)出了頂端分生組織早期的終止，后期產生了腋生的分生組織，最后的成熟花中呈現(xiàn)了子房的膨大和雄蕊的瓣化，這與擬南芥中ago10突變體的部分表型非常類似，預示著這兩個基因擁有著同樣的分子功能。
　　4.PMADS3可能具有轉錄后調控功能
　　通過PMADS3蛋白的酵母雙雜交篩庫實驗，我們獲

7、得了21個PMADS3互作候選基因，其中大部分的基因參與了細胞質中的生物學過程，而PheIF3f和PhAGO10就是作為PMADS3互作蛋白被鑒定出來的，它們所參與的生物學過程也大多發(fā)生在細胞質中。我們對PheIF3f和PhAGO10與PMADS3之間的蛋白互作進行了酵母雙雜交和BiFC再次驗證，發(fā)現(xiàn)PheIF3f全長和PhAGO10片段在酵母中均能與PMADS3發(fā)生互作，而它們的全長在BiFC實驗中也被證明了能與PMADS3進行蛋白互