苹果生长素转运蛋白PIN在M9中间砧致矮和花粉发育中调控效应的研究

发布时间：2020-05-09 02:58

【摘要】：生长素控制植物发育的各个方面,包括顶端优势,花发育,根系生长等。内源生长素IAA的极性运输在苹果矮化中间砧致矮中起着重要作用,而生长素运输对于雄蕊发育的调控也极其重要。本文旨在通过苹果生长素转运蛋白PIN对M9中间砧致矮效应和花粉发育的研究,为苹果矮化砧的选育以及生产上番茄无籽果实的培育起到一定的理论指导意义。本文试验的基砧均为八棱海棠、接穗品种皆为红富士,在中间砧分别以M9、GM256、M26、B9、MM106、SH40和八棱海棠为研究材料的试验条件下,分别检测不同中间砧嫁接树各部位IAA含量及其运输载体MdPIN1a和MdPIN1b基因的表达量,发现在M9嫁接树中,中间砧IAA的含量要显著高于接穗和基砧,而IAA运输载体MdPIN1b基因的表达量则显著低于接穗和基砧。对MdPIN1b基因在不同组织部位表达的测定发现,MdPIN1b主要在形成层以及靠近形成层的木质部中表达,这与IAA在木本植物中极性运输的主要部位一致。MdPIN1b基因全长1863 bp,编码620个氨基酸。对MdPIN1b-GFP载体瞬时转化烟草/洋葱的结果显示,MdPIN1b蛋白定位在细胞膜上。分别克隆了 M9和八棱海棠中MdPIN1b基因上游启动子区域后发现,其启动子区域碱基存在两处天然的突变,分别位于起始位点上游-1005 bp和-333 bp处;通过定点突变对启动子活性影响的验证,最终确定这两处等位基因的突变会影响其启动子活性,导致MdPIN1b在M9中间砧中转录水平降低。为了进一步确定启动子差异是否影响IAA的极性运输能力,分别用M9和八棱海棠中MdPIN1b启动子驱动MdPIN1b基因全长进行烟草转基因,以转基因烟草作为中间砧,野生烟草为接穗和基砧进行嫁接,40 d后对嫁接苗不同部位进行IAA含量检测,发现BCpromoterMdPIN1b-MdPIN1b转基因烟草嫁接苗中根系IAA含量显著高于M9promoterMdPIN1b-MdPIN1b,说明MdPIN1b基因启动子变异导致其IAA向基砧的极性运输能力减弱。我们在苹果基因组中分离出了具有短亲水环的MdPIN8基因,MdPIN8基因全长1074bp,编码357个氨基酸。通过对苹果MdPIN8以及番茄SlPIN8基因的时空表达发现,MdPIN8和SlPIN8在各自物种中都是雄配子体特异表达基因。SIPIN8-RNAi转基因降低了番茄体内SlPIN8的表达量,使得转基因植株花粉发育异常、花粉萌发率低,从而导致无籽番茄果实的形成。SlPIN8定位在内质网上,SlPIN8-RNAi转基因并没有改变番茄体内生长素的含量,SlPIN8瞬时过表达番茄原生质体后游离态的IAA明显增多,结合态的IAA含量明显下降,说明SlPIN8维持番茄细胞体内生长素的平衡和代谢。MdPIN8过表达番茄能够增加番茄体内整体游离态生长素的水平,说明MdPIN8具有与SlPIN8相似的功能。
【图文】：

图１－１生长素跨质膜转运的示意图（Ｐｅｔｒａｓｅｋ邋ａｎｄ邋Ｆｒｉｍｌ，邋２００９）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｅｐｉｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｕｘｉｎ邋ｔｒａｎｓｐｏｒｔ邋ａｃｒｏｓｓ邋ｔｈｅ邋ｐｌａｓｍａ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑

图２－１富士／Ｍ９／八棱海棠茎干不同组织部位逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｗｏｏｄ－ｆｏｒｍｉｎｇ邋ｔｉｓｓｕｅｓ邋ｉｎ邋Ｆｕｊｉ／Ｍ９／Ｂａｌｅｎｇ邋Ｃｒａｂ逡逑
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S661.1

【参考文献】

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本文编号：2655489