植物MADS盒基因研究进展

植物中的MADS盒基因是一个序列特异的调节基因家族。它编码的蛋白转录因子在植物的生长发育中起着重要的调节作用。综述了植物MADS盒基因的进化、调节机理、与花器官发育的关系以及MADS盒相关基因克隆等方面的研究进展,并论述了MADS盒基因研究的发展趋势。     

蕨类植物MADS盒基因研究概况

MADS盒基因是生物重要的调控基因家族.简述了MADS盒基因的分类、分布和功能及种子植物MADS盒基因研究及一种苔藓植物的MADS盒基因概况,对目前从蕨类植物中分离定性的MADS盒基因与种子植物相比具有的特点及其演化关系进行了重点介绍.     

水稻基因组MADS盒DNA的克隆和分析

利用来自金鱼草Squamosa基因的MADS盒序列作为异源探针 ,从水稻基因组Cosmid文库中筛选获得了 1个含MADS盒保守序列的DNA片段(RgMADS1 ) ,对RgMADS1进行的结构及功能研究表明 :RgMADS1中含有与已报道的MADS盒基因高度同源的区段 ;水稻基因组中存在多拷贝的含MADS盒的基因族 ;将RgMADS1与 35S启动子构成嵌合基因 ,转化拟南芥 ,转基因植株表型异常 ,主要是花型结构改变、花数目减少和花着生部位异常 .由以上分析初步认为 ,RgMADS1可能是水稻MADS盒基因家族中的一员 ,它们可能参与了花形态建成和发育过程中的功能调控     

春化作用相关基因FLC的研究进展

拟南芥春化作用相关基因FLOWERING LOCUS C（FLC）属于MADS盒基因,它编码的蛋白转录因子对开花具抑制作用。春化作用通过负调控FLC的转录及蛋白表达水平,促进拟南芥的某些晚花生态型和晚花突变体开花。主要介绍了FLC基因在春化途径中的关键作用,及其春化作用通过FLC基因与其它开花途径相联系等内容。     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

风信子HoMADS2基因的克隆及表达分析

利用同源克隆策略,从风信子中分离出一个MADS box基因,命名为HoMADS2。序列比较分析表明,HoMADS2与B类MADS box蛋白具有较高的同源性。分子进化树分析显示,HoMADS2与PI家族类聚在一起。同时,在HoMADS2的Kbox和C末端区域均具有PI家族的特征序列。以上序列分析结果表明,HOMADS2可能是尸,的一个同源基因。RNA分子杂交结果显示,HoMADS2在四轮花器官中均表达,其表达模式不同于双子叶植物中尸,同源基因。利用风信子离体花器官再生系统研究表明,HoMADS2在再生花芽中的表达不同于HoMADS1和HAG1,该基因在再生花芽发育过程中组成型表达,不受外源细胞分裂素和生长素的影响。     

棉花MADS框基因GhMADS3的克隆及其组成型表达对烟草花器官决定的影响

MADS框基因在植物花器官发育中发挥着关键性作用。为研究棉花花器官发育的机理,以徐州142花蕾为材料,利用EST数据库资料,通过EST序列整合,克隆出了一个MADS域蛋白的编码区段,GenBank登录号为AY083173。该片段(GhMADS3)包含一个732 bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(244氨基酸)与可可,黄瓜,烟草,矮牵牛,金鱼草等的AG亚家族基因的序列相似性高。进化树重建分析将GhMADS3基因归入MADS框基因AG亚家族C功能分支的euAG分支。RT-PCR分析显示,该基因在雄蕊和心皮中表达,在根、茎、叶等营养器官,萼片,花瓣,花器官变异体chv1(所有花器官均变为苞叶状器官)的花蕾中不表达。将GhMADS3与35S启动子融合构建成嵌合基因转化烟草,转基因烟草植株花朵出现萼片(轮1)向心皮,花瓣(轮2)向雄蕊的转变,花器官表现明显的白化倾向。同时,在轮1观察到丝状结构的出现,该结构在此前类似的研究中尚无报道。这些结果说明,实验中克隆了一个有生物学功能的棉花的AG亚家族MADS框基因,该基因可能在棉花花器官发育中有重要的功能。     

OsMADS34与OsMADS56蛋白互作及OsMADS56表达模式分析

MADS-box蛋白可以通过形成多聚体复合物发挥功能。Os MADS34作为一个多样功能的SEPALLATA(SEP)基因,其可以控制水稻花序及小穗的发育。为了了解Os MADS34在控制水稻花序及花发育的机理,我们利用水稻Os MADS34作诱饵蛋白,从构建的水稻枝梗分生组织的c DNA文库中筛选可以互作的未知蛋白。利用酵母双杂交分析,筛选到了互作蛋白Os MADS56,并通过自激活验证及蛋白定位分析降低了假阳性及假阴性的因素影响。利用定量PCR对Os MADS56的表达模式进行分析,Os MADS56在水稻花序和小穗发育时期表达,Os MADS56可能是在蛋白水平上与Os MADS34相互作用共同调控水稻花序的发育。本工作为今后进一步研究Os MADS34及开花基因如何调控水稻花序和花发育提供了见解。     

桃中两个MADS box基因的克隆与表达分析

为研究李属(Prunus sp．)果树生殖调控的相关基因,对国际公共数据库中的李属植物的EST(expressed sequence tags)序列进行了电子拼接,获得了8个MADS box基因的cDNA序列,并利用PCR技术从桃中克隆出其中的两个cDNA,分别命名为PpMDS4和PpMADS6,在GenBank中的登录号为AY705972和AY705973。PpMADS4基因长850bp,包含一个732bp的开放阅读框,编码243个氨基酸。PpMADS6基因长1190bp,包含1个768bp的开放阅读框,编码256个氨基酸。PpMADS4和PpMADS6在序列上分别与拟南芥中的AGAMOUS基因和矮牵牛中的PFG基因高度同源。RT-PCR分析表明,PpMADS4基因在桃的花瓣、心皮、果实及果仁中表达,应属于控制花器官发育的C类MADS box基因。PpMADS6基因在桃的叶、萼片、花瓣、心皮及果实中表达,应属于调控植物由营养生长向生殖生长过渡的A类MADSbox基因。     

墨兰多舌奇花MADS特异表达基因筛选及分析

以墨兰‘南菊’为代表,用抑制消减杂交和基因芯片相结合技术构建墨兰多舌与正格花舌间的差异表达基因文库,筛选与花形态建成相关的MADS差异表达基因并构建系统进化树。结果表明:在多舌瓣中筛选出32个上调表达MADS基因,包括TM6、AG、AP1、DEF1、AP3及PI基因。其中有10个基因与AGL17、AGL29、FUI聚为一类,12个基因与其他的MADS基因归为一类。这些MADS基因参与了多舌瓣发生,并可能扮演了重要角色。该研究可为从兰花多舌变化的角度阐明墨兰奇花形成的分子机理及培育中国兰花新奇优良品种提供思路和理论依据。