大豆B类花器官特征基因的生物信息学分析

大豆花器官较小且闭花授粉,导致人工杂交效率低,品种遗传基础狭窄。MADS-box基因家族成员APETALA3(AP3)和PISTILLATA(PI)作为花发育ABCDE模型中的B类基因,共同控制花瓣与雄蕊的形成,在花器官形态建成中发挥重要作用。为明确大豆中B类基因的进化模式,并探究其在不同大豆品种中的遗传变异,本研究通过生物信息学手段对大豆B类基因进行了基因结构、系统进化、保守基序、共线性、单倍型分析及物理性质预测等研究。结果显示:大豆基因组中11个B类基因,分别属于3个亚组,其中GmAP304(Glyma.04G027200)、GmAP306(Glyma.06G027200)、GmAP303(Glyma.03G111500)、GmAP316(Glyma.16G105600)和GmAP312(Glyma.12G118100)属于paleoAP3亚组,GmTM601(Glyma.01G169600)和GmTM611(Glyma.11G073700)属于TM6亚组,GmPI13(Glyma.13G034100)、GmPI14(Glyma.14G155100)、GmPI04(Glyma.04G245500)和GmPI06(Glyma.06G117600)属于PI亚组,且各亚组B类基因结构相对保守;大豆B类基因编码的蛋白中共有10个motif,其中motif 1、motif 4和motif 5与MADS结构域重叠。表达量数据分析显示,GmAP304、GmAP306、GmPI04、GmPI06、GmPI13、GmPI14、GmTM601和GmTM611在大豆花中有较高表达。结合单倍型分析发现,GmAP304、GmAP312、GmPI06、GmPI13和GmPI14在栽培大豆中只包含1种单倍型,比其它大豆B类基因更加保守,可能在控制花器官形成中行使更为重要的功能。本研究结果有助于完善大豆花器官发育模型,进一步阐明B类基因的功能,为大豆花器官的改造提供分子靶点,对提高大豆育种效率、拓宽品种遗传基础具有重要意义。

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′RACE技术,从日本晚樱(Prunus lannesiana)中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1005bp,包括1个编码238个氨基酸共717bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。

APETALA1启动子驱动AtIPT4在转基因拟南芥中表达导致花和花器官发育异常

细胞分裂素对拟南芥(Arabidopsis thaliana)花分生组织细胞的分裂和分化具有重要作用。本研究利用APETALA1(AP1)特异启动子在花分生组织和第1、2轮花器官中表达细胞分裂素合成酶(isopentyl transferase,IPT)基因IPT4,研究细胞分裂素对花和花器官发育的影响。在pAP1::IPT4转基因植株中出现了花密集和花器官数目增多等现象。原位杂交和GUS组织染色结果发现,在pAP1::IPT4转基因植株中,花分生组织特征决定基因LEAFY(LFY)与花器官特征决定基因AP1、PISTILLATA(PI)和AGAMOUS(AG)的表达量均有不同程度的提高。研究结果表明在拟南芥中表达pAP1::IPT4影响其花和花器官的正常发育。

果树花发育调控基因的研究进展

花发育过程是果树生长发育过程中的重要转折时期,受众多基因的调控。控制果树花发育过程的基因有花序分生组织特异基因、花分生组织特异基因、调控花器官形态特征基因等。本文综述这些基因在果树中的作用、表达部位和相互联系。

植物AP1基因研究进展(综述)

AP1(APETALA1)基因属于植物花分生组织特征基因和花器官形态特征基因,在控制植物花分生组织特性与花器官的形成过程中起着重要的作用。本文综述了近年来植物AP1基因结构、功能、表达调节及其与物种进化关系研究的新进展,并对其在果树上的应用研究进行分析和展望。