小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中MADS及靶基因的差異表達分析.pdf

1、MADS家族蛋白是一類重要的轉錄因子。因最早發(fā)現在MCM1、AGAMOU、DEFICIENS和SRF四類蛋白中均含有一段保守的特異序列，把這段序列稱為MADS-Box，把含有這段序列的蛋白質稱為MADS家族蛋白。MADS家族蛋白以二聚體形式通過其保守的MADS-Box與特定的DNA序列相結合來調控基因的表達。迄今為止，植物中已發(fā)現數以百計的MADS-box家族蛋白及其靶基因。已經發(fā)現這些基因參與調節(jié)植物的許多生長發(fā)育過程，諸如營養(yǎng)器官的

2、發(fā)生、花器官的形成及種子的發(fā)育等等。然而關于植物細胞脫分化過程中MADS盒基因的研究尚未見報道。 為研究小麥成熟胚和幼胚脫分化的差異，本研究利用基因芯片技術在轉錄水平研究了MADS家族相關基因在小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中的表達變化，以期揭示MADS家族基因在小麥胚脫分化中的可能作用。其主要研究結果如下： 以小麥成熟胚和幼胚脫分化起始0h點為對照，分別研究2、6、12、24和72h基因的表達變化。將信號值表達變化兩倍以上

3、的基因視為有意義差異表達基因。在小麥成熟胚和幼胚脫分化過程中檢測到MADS盒基因分別為81和95個。在成熟胚脫分化過程中的不同時點，有21個基因表達上調，50個基因表達下調，10個基因出現上調和下調。在幼胚脫分化過程中的不同時點，有13個基因表達上調，66個基因表達下調，16個基因出現上調和下調。其中，與花分生組織和花器官分化相關的MADS家族基因，在小麥胚脫分化中大多數表達下調；與根系生長、春化作用、胚發(fā)育相關的MADS家族基因在小麥

4、成熟胚脫分化中以上調為主，但在幼胚脫分化中以下調為主；與葉片生長、外界信號反應、開花時間相關MADS家族基因在成熟胚和幼胚培養(yǎng)的整個過程或某些時點表現為下調表達。此外，還發(fā)現了兩個未知功能的MADS家族基因，m7和cdm51在胚脫分化過程中也發(fā)生了有意義的差異表達。這些差異表達的基因可能在小麥胚脫分化過程中起重要作用。 利用生物信息學技術，對MADS家族基因種類及其相應的靶基因進行了查找和挑選。在小麥基因芯片中檢測到PI、AGL

5、9、SEP3、AP1、SVP、SQUA、CO和AG8種MADS家族轉錄因子及其9種靶基因。在成熟胚脫分化中有共18個轉錄因子基因，所調控的靶基因有25個；在幼胚中有21個轉錄因子基因，所調控的靶基因有16個。其中CO和PI兩種轉錄因子及其靶基因在成熟胚脫分化下調倍數比幼胚大；AP1、SQUA、AGL93種轉錄因子及其靶基因在幼胚脫分化中的作用比成熟胚更加活躍；AG、SVP兩種轉錄因子及其靶基因在成熟胚中以上調為主在幼胚脫分化以下調為主；

6、SEP3轉錄因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脫分化中的都以下調為主，且變化倍數差異不大。推測在成熟胚和幼胚脫分化中，SEP3轉錄因子及其靶基因的作用相近，其他7種轉錄因子及其靶基因表達差異較大比較復雜?？梢?，MADS家族轉錄因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脫分化過程中以下調為主。這一結果表明，這些基因的下調表達可能有利于小麥胚的脫分化啟動和進行。 本文研究發(fā)現：MADS盒基因也在小麥胚的脫分化中表達，表明MADS盒基因的生物學功能并非僅