桑樹ACC氧化酶基因分離其及在生長發(fā)育和脅迫應(yīng)答中的功能研究.pdf

1、桑樹在我國有悠久的栽培歷史,曾在我國經(jīng)濟中發(fā)揮重要作用,目前桑樹的經(jīng)濟價值不僅僅局限在蠶絲業(yè),桑樹經(jīng)過不斷地研究已體現(xiàn)出多種經(jīng)濟用途。我國有豐富的桑樹種質(zhì)資源,這些種質(zhì)分布地域廣,有著極強的適應(yīng)性。多年來人們對桑樹栽培、育種、遺傳、進化、生態(tài)、生理、生化、抗性、器官發(fā)育、雌雄分化、組織培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因以及分子生物學等多方面進行了研究,形成了豐富的研究背景。因此桑樹不但是一種重要的經(jīng)濟植物,而且還是一個很好的研究材料。
　　 乙烯是植

2、物的主要激素之一,參與植物生長、發(fā)育、成熟、死亡和脅迫應(yīng)答等多種生命活動過程。乙烯在生物體內(nèi)合成的最后一步由ACC氧化酶催化。由于ACC氧化酶的出現(xiàn),使得乙烯生物合成更易調(diào)控,更好地發(fā)揮乙烯的信號傳導作用。ACC氧化酶基因的表達是乙烯形成和應(yīng)答的主要標志,因此對ACC氧化酶的研究將有助于我們了解乙烯的生物功能和植物生長發(fā)育的調(diào)控機制。分子生物學的研究大多集中在草本的模式植物中,作為木本植物的桑樹研究相當有限,在桑樹中進行分子生物學研究將

3、有助于我們加深理解木本植物生命活動規(guī)律,為草本植物與木本植物的分子作用機制進行比較提供新的證據(jù),并有利于更好地發(fā)揮桑樹的經(jīng)濟價值。因此我們在桑樹中克隆了ACC氧化酶基因,并利用RT-PCR技術(shù)研究了該基因在桑樹發(fā)育和脅迫應(yīng)答中的表達,結(jié)果如下:
　　 1.利用保守引物方法和RACE技術(shù)得到一個桑樹ACC氧化酶基因序列,該序列與其它植物ACC氧化酶有很高的同源性,在Genbank中blastn發(fā)現(xiàn)與薔薇科李屬植物桃、李、杏、梅同源

4、性最高,編碼區(qū)堿基相同率達到85％-86％。其推導的氨基酸序列與其它ACC氧化酶一樣,有潛在的Fe2+結(jié)合位點。我們把該基因命名為MaACO1(Morus alba1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidasegene),基因登錄號為DQ785807。
　　 2.在綠色組織葉片發(fā)育和形態(tài)形成中,MaACO1在六葉期的實生苗子葉和初葉中表達量明顯高于它葉片,發(fā)育成熟且完全伸展的葉片表達量基本一致

5、,莖尖和正在發(fā)育伸展的葉片表達量略低；組織培養(yǎng)移栽苗各葉片表達量無明顯變化。取樣時子葉和初葉為綠色,無黃化衰老癥狀出現(xiàn),推測.MaACO1與細胞的程序性死亡有關(guān),并且基因表達先于可見的死亡癥狀。
　　 3.在生殖器官花中,MaACO1在雌花柱頭中特異性表達,子房中表達量較低,授粉后表達量高于授粉前。與花序旁葉片組織相比,柱頭中MaACO1在授粉前后均比葉中表達量高,而子房中MaACO1在授粉后表達量雖然增加,但仍低于葉片組織。這

6、個結(jié)果與煙草等其它植物中研究結(jié)果一致,提示MaACO1可能參與激發(fā)花柱衰亡、子房發(fā)育和胚珠成熟等授粉后效應(yīng)。MaACO1在雄花開花前后表達量無明顯變化,提示MaACO1可能與性別性狀表達有關(guān)。
　　 4.桑樹受到機械損傷后,MaACO1在1小時內(nèi)表達量增加,在4小時達到最大,隨后表達量下降,12小時以后能恢復到正常水平。MaACO1受損傷誘導表達的時序性略早于其它植物中蛋白酶抑制劑基因的損傷誘導表達,說明MaACO1表達事件早于

7、植物激素調(diào)控的下游事件,推測植物受到傷害后,誘發(fā)受侵害部位細胞死亡,ACC氧化酶基因表達量增加,乙烯合成增多,啟動乙烯信號傳導途徑參與激發(fā)植物防御應(yīng)答。
　　 5.桑樹在低溫環(huán)境下,持家基因肌動蛋白基因(MaACT1)表達量很低,但MaACO1表達量保持較高水平；與桑樹低溫馴化蛋白基因WAP27表達相比,WAP27在桑樹幼苗受一定時間低溫誘導時表達,但在低溫環(huán)境時間過長時,葉片組織中受到凍害,WAP27轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物將要消失時,MaA