乙烯誘導伏令夏橙果實脫落過程中重要功能基因的克隆、表達與功能分析.pdf

1、柑橘果實發(fā)育過程中若受到過度脅迫會導致大量落果，從而造成大幅度減產，特別是晚熟品種在越冬時常會遇到低溫，導致采前落果，造成巨大損失。另外，目前柑橘的采收方式主要為人工采摘，成本很高，在美國甚至超過柑橘生產成本的總和。因此，能實現(xiàn)果實的可控脫落成為柑橘生產者和科研工作者追求的主要目標之一。
　　 本研究利用柑橘基因組芯片(Citrus Genome Array)研究乙烯誘導柑橘果實脫落并探討其分子機理。研究中使用濃度為20μL/L

2、的乙烯分別處理帶葉的伏令夏橙(Citrussinensiscv.Valencia)果實4h、12h和24h，然后提取果實離層RNA進行芯片檢測。聚類分析結果表明，芯片數(shù)據(jù)具有較好的重復性。12條典型基因的RealTime-PCR分析結果也表明這些基因表達的變化趨勢與芯片數(shù)據(jù)基本一致。對乙烯誘導的差異表達基因進行分析，發(fā)現(xiàn)乙烯處理3個時間點上均表達的基因有510條(P＜0.01)。對差異表達基因進行功能分析，發(fā)現(xiàn)乙烯誘導下上調表達的主要有

3、編碼膜類蛋白、能量代謝相關蛋白、脅迫相關蛋白、轉錄因子、絲氨酸/蘇氨酸激酶類、磷酸酶類、鈣離子結合蛋白類、水解酶類、乙烯代謝途徑相關蛋白、轉移酶類、受體蛋白類等基因，下調表達的主要包括編碼核糖體類蛋白、水解酶類、水通道蛋白、細胞色素P450、金屬離子結合蛋白、光合系統(tǒng)相關蛋白、ABC轉運蛋白、脂酶類等基因。進一步分析發(fā)現(xiàn)，編碼乙烯代謝途徑相關蛋白的基因、傷害誘導基因和編碼低氧脅迫蛋白的基因之間存在著關聯(lián)表達，因而篩選出ETR2、低氧應答

4、基因和傷害誘導基因進行深入研究。主要結果如下：
　　 克隆了乙烯誘導表達的低氧應答基因(CsHRP)并進行表達分析。采用RACE技術克隆了CsHRP的全長eDNA并測序分析。結果表明，CsHRP的cDNA全長為795bp，ORF編碼98個氨基酸。序列比對分析結果顯示CsHRP與甜橙低氧應答基因的同源性達97％。對蛋白質二級結構的預測結果推測CsHRP可能與抗病有關。采用Real-timePCR方法檢測了CsHRP在外源乙烯誘導下

5、的表達情況，結果顯示CsHRP在乙烯處理前期(4h)高度表達，12h后減低到原來的水平。
　　 乙烯可誘導傷害誘導蛋白(Woundinduced proteins，WIPs)的表達。本研究克隆了柑橘的4條傷害誘導基因CsWIP1、CsWIP2、CsWIP3和CsWIP4，序列分析結果表明這4個傷害誘導基因分為兩類，其中CsWIP1、CsWIP2和CsWIP3聚為一類，而CsWIP4與前三者在結構上差異較大故聚為另一類。WIP蛋白

6、在C-端有一個非常保守的α-螺旋，在N-端也有一個α-螺旋，CsWIP1、CsWIP2和CsWIP3在兩個α-螺旋處都保守，而CsWIP4只在C-端α-螺旋處保守。Real-timePCR結果顯示：CsWIP1僅在外源乙烯處理下表達，受乙烯誘導；CsWIP2無論是在傷害處理還是在乙烯處理條件下，僅在葉片中表達，說明CsWIP2的表達具有組織特異性；CsWIP3在乙烯或傷害處理的葉片和離層中均表達，說明CsWIP3的表達沒有組織特異性；C

7、sWIP4僅在傷害處理下表達，基本上不受乙烯調控。
　　 ETR2是乙烯受體基因之一。為深入了解乙烯受體基因(ETR2)在伏令夏橙果實脫落過程中的作用，本研究克隆了ETR2基因并研究了其表達。通過RACE技術得到ETR2的cDNA序列為1800bp。序列比對分析表明伏令夏橙ETR2與其它甜橙ETR2的同源性達98％。ETR2蛋白質包含了3個結構域，分別為GAF結構域、組氨酸蛋白激酶(HPK)同源二聚體結合區(qū)域和類似CheY結構域