棉花胚珠内种皮特异基因GhIAA16的分离鉴定

棉花(Gossypium hirsutum L.)纤维是由胚珠外珠被表皮细胞发育形成的一种单细胞表皮毛.为了分析鉴定与棉花胚珠发育相关的基因,本文通过cDNA阵列方法分离了25个在开花前后棉花胚珠中差异表达的基因.其中一个基因与拟南芥IAA16具有很高的同源性,并命名为GhIAAl6.该基因编码一个208个氨基酸组成预测蛋白.分子生物学分析表明它在棉花基因组中以单拷贝形式存在,而且在棉花胚珠内种皮(endothelium)中特异表达.GhIAAl6是棉花中第一个分离到的内种皮特异表达的基因,本文对它在棉花胚珠发育中的可能功能进行了讨论.     

胚珠发育的分子基础

胚珠作为胚囊的携带者,在植物的生殖过程中起重要作用。胚珠是种子的前身,它在受精后发育成种子。近年来通过诱变已创造出一些胚珠和胚囊发育异常的突变体,如 sin1, bell, ovm2, ovm3。这几个突变体的表现型不但是珠被发育异常,而且胚囊不能形成或发育异常,最终结果是雌性不育。同时,已分别从蝶兰和矮牵牛的胚珠中分离出一批胚珠发育特异的基因,其中有关MADS Box基因在胚珠形成和发育中的作用研究得比较清楚,基因转化工作证实胚珠的分化和形成受一类新的MADS Box基因控制。     

花生果种皮发育相关特异基因的克隆和表达分析

该基因在果种皮中特异表达,10～40 d果皮中丰富表达,推测为与花生果种皮发育相关基因.     

胚珠发育的分子基础

胚珠作为胚囊的携带者,在植物的生殖过程中起重要作用。胚珠是种子的前身,它在受精后发育成种子。近年来通过诱变已创造出一些胚珠和胚囊发育异常的突变体,如ｓｉｎ１,ｂｅｌ,ｏｖｍ２,ｏｖｍ３。这几个突变体的表现型不但是珠被发育异常,而且胚囊不能形成或发育异常,最终结果是雌性不育。同时,已分别从蝶兰和矮牵牛的胚珠中分离出一批胚珠发育特异的基因,其中有关ＭＡＤＳＢｏｘ基因在胚珠形成和发育中的作用研究得比较清楚,基因转化工作证实胚珠的分化和形成受一类新的ＭＡＤＳＢｏｘ基因控制。     

棉花GhAQP1基因克隆及其在胚珠发育中的特异表达

从棉花cDNA文库中筛选分离了1个编码PIP1类水孔蛋白的CDNA序列,编码287个氨基酸,命名为GhAQP1。该基因全长2096bp,编码区内含有2个内含子,分别位于编码第五和第六跨膜螺旋的碱基序列内。Northern杂交结果显示,GhAQP1基因主要在胚珠中表达,在开花后9d的胚珠中表达量最高,表明其表达不仅具有组织特异性,而且是受胚珠发育调节的。     

蝶兰胚珠的cDNA文库构建及其特异基因表达的研究

以蝶兰(Phalaenopsis“Mt.Kaala”cv SM9108)为材料,分别提取大孢子母细胞时期胚珠和成熟胚珠的PolyA RNA,反转录成cDNA,构建起两个cDNA文库。克隆筛选采用差异杂交法。从上述两个cDNA文库中,各选择一个筛选出的cDNA,对其在植物体不同器官和不同发育时期的胚珠内的表达进行了分析。结果表明该两个cDNA均为胚珠特异,并且分别在胚珠发育的特定时期表达。推测该两个cDNA的表达受胚珠内部的不同因子调控。     

陆地棉徐-142种子无毛突变体的比较研究

应用陆地棉徐-142及其种子无短绒无长绒突变体(fl),对棉纤维的发育作了初步研究.扫描电子显微镜观察发现,fl突变体开花当天的胚珠基本没有突起,导致种子无毛.RT-PCR分析表明,在纤维起始期和延长期,野生型胚珠中E6和Expansin基因转录水平高,开花15d(DPA)前后达峰值,而在突变体胚珠中两个基因在整个发育期只有极低的表达.Cotmyb A是棉花Myb家族的一个成员,该基因在野生型胚珠发育过程中明显表达,但在fl胚珠中表达异常.在BT培养基中加入GA3,或IAA和GA3,可使离体fl胚珠部分地恢复纤维发生和生长的能力.此外,外源激素对培养的WT和fl胚珠中E6和Expansin基因表达的影响相似,而对Cotmyb A基因的转录几乎没有影响(这一点WT和fl胚珠也相似).结果提示,fl种子中E6,Expansin和CotmybA基因异常或极低水平的表达与种子无毛有关,产生这些异常的原因有待深入研究.     

草原龙胆MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box 基因家族编码高度保守的转录因子, 参与了包括花发育在内的多种发育进程。为阐释双子叶植物草原龙胆(Eustoma grandiflorum)花器官发育的分子调控机制, 根据MADS-box基因保守序列设计简并引物, 用3'-RACE方法从 草原龙胆中克隆了4个花器官特异表达的MADS-box家族基因。序列和系统进化树分析表明, 这4个基因分别与金鱼草DEF基因、矮牵牛FBP3基因和FBP6基因以及拟南芥SEP3基因具有很高的同源性, 分别属DEF/GLO、AG-like和SEP-l ike亚家族。从而将这4个基因分别命名为EgDEF1、EgGLO1、EgPLE1和EgSEP3-1。推导的氨基酸序列显示, 这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域, 每个基因均有其亚家族特异的C-末端功能域。基因特异性RT-PCR检测结果显示: EgDEF1 在萼片、花瓣、雄蕊及胚珠中高丰度表达, 在心皮中微量表达; 而EgGLO1在花瓣和雄蕊中高丰度表达, 在萼片中微量表达; 在根、茎、叶等营养器官中均未检测到上述2个基因的表达。EgPLE1在雌蕊、心皮和胚珠中特异表达, 但表达的丰度存在差异, 在雄蕊中的表达有所减弱。SEP-like亚家族基因EgSEP3-1在四轮花器官和胚珠中均特异表达,且表达丰度相对一致。     

棉花LIM结构域基因(GhLIM1)的克隆和表达分析

LIM结构域蛋白是一个重要的发育调控因子,参与基因转录,细胞骨架建成和信号传导等许多发育调控过程,胞质骨架是形成和稳定细胞形态以及传递物质,能量和信息的重要成分。为研究棉花纤维细胞发育过程中胞质骨架的形成和作用机理,通过棉花纤维EST序列整合,从陆地棉徐州142胚珠（含纤维）中扩增并克隆出棉花LIM结构域基因的编码区段。该棉花LIM结构域基因（GhL1M1)长848bp,包含一个570bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（189个氨基酸）与拟南芥,烟草和向日葵的LIM结构域蛋白有极高的同源性,而且两个LIM结构域完整,RT-PCR和Northerm杂交分析表明,该基因（GhL1M1）在陆地棉的根,茎尖,上胚轴,叶片,花蕾,花药,胚珠和不同发育时期的陆地棉纤维（4DPA、12DPA、18DPA）以及海岛棉纤维（18DPA）和中棉纤维（12DPA）中均有表达,但GhL1M1基因在茎尖,纤维和有纤维的胚珠中表达量更高,因此GhL1M1基因应与棉花纤维发育有密切关系。     

美洲南瓜CCR基因表达特点的研究

采用qRT-PCR方法对2种(有壳和裸仁)美洲南瓜的胚珠、授粉后10～60d的种皮以及叶片、茎秆、柱头等组织中CCR基因表达进行了分析。结果显示:(1)从胚珠到授粉后60d,2种美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均呈增加-降低-增加-再降低的趋势,且不同时间(天)CCR基因的表达量存在显著或极显著差异。(2)2种美洲南瓜胚珠中CCR基因的表达量存在差异但不显著,裸仁美洲南瓜CCR基因的表达量为有壳美洲南瓜的1.2倍。(3)随授粉后时间的延长,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量逐渐高于裸仁美洲南瓜,在授粉后10～60d时,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均显著或极显著大于裸仁美洲南瓜,且分别为裸仁美洲南瓜的1.2～5.1倍。研究表明,CCR基因参与美洲南瓜种皮发育与形成,CCR基因在裸仁美洲南瓜叶片、茎秆、柱头等组织中的表达量均大于有壳美洲南瓜,且同一品种、不同组织中CCR基因的表达量存在组织特异性,表达量与组织木质化的程度呈正相关。