莖瘤芥PHYA和PKS1的全長cDNA克隆及其與莖膨大關系的初步研究.pdf

1、莖瘤芥是中國特有的一種莖食用作物，以其膨大莖作為原材料制作而成的榨菜口感極佳，與德國的甜酸甘藍、歐洲醬黃瓜并稱世界三大名腌菜。榨菜的營養(yǎng)豐富，其蛋白質(zhì)、糖以及鈣磷含量都遠遠超過同屬的甘藍。因此，莖瘤芥極具食用和經(jīng)濟價值。然而，莖瘤芥對生長地域、播種時間等條件有嚴格依賴性，這嚴重的制約了榨菜的經(jīng)濟產(chǎn)量，尤其是培育過程中出現(xiàn)的瘤莖空心現(xiàn)象更是導致大范圍減產(chǎn)。本實驗通過莖瘤芥莖膨大前后轉(zhuǎn)錄組比對篩選得到了13個可能參與調(diào)節(jié)莖瘤芥莖膨大過程的基

2、因，這13個基因當中功能研究最為明確的基因是PKS1基因。PKS1基因是植物PHYA信號途徑中的重要作用元件，通過反饋作用調(diào)節(jié)PHYA信號途徑中的PHYA基因的表達從而發(fā)揮調(diào)節(jié)植物的生長狀態(tài)的作用。因此，本研究選擇莖瘤芥PKS1基因和PHYA基因，對其進行全長克隆、表達分析及功能鑒定，結果如下:
　　 1.本研究使用RACE方法首次從莖瘤芥中克隆得到了PHYA基因和PKS1基因的cNDA全長序列，并將測序結果上傳至Geneban

3、k數(shù)據(jù)庫中;
　　 2.用生物信息學方法分析克隆得到的全長cDNA序列，結果顯示這兩個基因在擬南芥中都存在同源基因，且堿基序列和氨基酸序列的同源性都非常高;然而，基因進化關系顯示莖瘤芥PKS1基因與擬南芥PKS1基因完全分屬于不同的進化分支;
　　 3.運用RT-PCR技術對這兩個基因在莖瘤芥莖膨大不同時期在莖瘤芥體內(nèi)的表達量進行了初步分析，結果顯示莖膨大時期的莖瘤芥體內(nèi)PKS1的表達量較膨大前期高，而PHYA的表達量則

4、較低，這一結果與本實驗室前人在轉(zhuǎn)錄組比對實驗中取得的結果相一致，莖瘤芥莖膨大前后這兩個基因的表達量都有較大差異，推測這兩個基因可能參與調(diào)控莖膨大過程;
　　 4.分別對克隆得到的兩個基因的全長序列構建植物超表達載體，并且通過農(nóng)桿菌感染法轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)。研究結果顯示，PHYA超表達的莖瘤芥形態(tài)與同期對照相比，超表達的莖瘤芥株高矮化且多分枝、花期提前、葉片狹小且色澤濃綠、葉片著生密度大等，這一系列的形態(tài)變化證明莖瘤芥PHYA基因與其

5、他物種的PHYA基因一樣有著調(diào)控這些性狀的功能。值得注意的是PHYA超表達的莖瘤芥其莖膨大過程的發(fā)生要晚于同期對照的野生型莖瘤芥。相似的實驗驗證了莖瘤芥PKS1基因與其他物種的PKS1基因相似，都有著通過PHYA信號路徑參與調(diào)控植物矮化、色素沉積以及分蘗的功能。
　　 上述結果表明，在蕓薹屬植物莖瘤芥體內(nèi)存在著擬南芥PHYA和PKS1基因的同源基因，且在植物體內(nèi)發(fā)揮著相似的作用，然而這兩個基因在莖瘤芥莖膨大過程中的差異表達，表明