滇水金凤花距发育相关基因Aux/IAA的克隆及表达分析

Aux/IAA(Auxin/Indole-3-Acetic Acid)作为诱导植物主要生长素的关键基因,在植物生长发育、细胞分裂及伸长等方面发挥重要调控作用。为研究Aux/IAA基因在滇水金凤(Impatiens uliginosa)花距发育中的功能,本试验从滇水金凤中克隆出Aux/IAA基因的2个拷贝,分别命名IuIAA1和IuIAA2,其cDNA全长序列分别为648和564 bp,分别编码215和187个氨基酸;分析发现, IuIAA1和IuIAA2分别含2个和1个内含子,其长度分别为84和108 bp;IuIAA1和IuIAA2蛋白都是不稳定蛋白。氨基酸序列分析表明, IuIAA1蛋白具有Domain Ⅰ、Domain Ⅱ、Domain Ⅲ和Domain Ⅳ 4个完整的保守结构域,而IuIAA2蛋白则缺乏完整的Domain Ⅳ,但是2个Aux/IAA蛋白中均发现核定位信号(NLS)。系统进化分析表明, IuIAA1和IuIAA2均与拟南芥的IAA1/AXR5、IAA2、IAA3/SHY2和IAA4聚为1支,其亲缘关系较近。qRT-PCR分析发现, 2个Aux/IAA基因在花发育的檐部和距部均呈现先升后降的趋势,且在始花期表达量最高,花苞期表达量最低,推测2个Aux/IAA基因在距部和檐部的始花期促进了细胞的分裂和伸长,而在盛花期Aux/IAA基因表达减弱。在始花期和盛花期, 2个Aux/IAA基因在尖部、弯部、基部和檐部相对表达量呈逐渐上升趋势,且均以檐部相对表达量最高,尖部相对表达量最低,推测2个Aux/IAA基因在檐部的始花期和盛花期均促进了细胞的分裂和伸长;上述结果为进一步研究滇水金凤花距发育提供一定的基础理论。

滇水金凤花距发育相关基因GIF的克隆及表达分析

GIF(GRF-interacting factor)是植物体内特有的转录共激活因子之一,对植物生长发育调控具有重要作用。本研究以滇水金凤(Impatiens uliginosa)花距为材料,采用RT-PCR等技术克隆得到GIF基因的2个拷贝,命名为IuGIF1和IuGIF2,其cDNA序列全长分别为591和540 bp,分别编码196和179 aa。对其编码蛋白进行生物信息学分析,发现2个GIF蛋白均属于亲水性不稳定蛋白,且均具有SSXT超家族典型的保守结构域。多序列比对发现,IuGIF1和IuGIF2所编码的氨基酸序列与烟草、松蒿以及茶树等物种的同源性达54%左右。系统进化分析表明,IuGIF1基因和IuGIF2基因单独分为两支,其中IuGIF1与林烟草亲缘关系最近,而IuGIF2与松蒿亲缘关系最近,推测两者为旁系同源关系。qRT-PCR分析表明,随着花距发育,IuGIF1和IuGIF2基因在花距距部的表达量均呈下降趋势,且IuGIF1在两个部位的表达均高于IuGIF2,推测IuGIF1对促进花距檐部和距部细胞生长作用强于IuGIF2基因。此外,IuGIF1在始花期尖部的表达量最高,随着花距的发育逐渐降低,可能与IuGIF1在花距尖部的发育中发挥重要作用有关;而IuGIF2在始花期花距弯部中表达量最高,随着花距的发育逐渐降低,可能与IuGIF2在花距弯部的发育中发挥重要作用有关。综上表明,IuGIF1基因对花距发育的作用强于IuGIF2基因;IuGIF1主要在花距尖部发育中发挥着重要作用,而IuGIF2基因主要对花距弯部发育起重要作用。

滇水金凤花距发育相关基因TIP的克隆及表达分析

本文通过对滇水金凤(Impatiens uliginosa)花距发育相关基因TIP的克隆与表达分析,探讨其对滇水金凤花距发育的分子机理。本研究运用RT-PCR技术成功克隆了滇水金凤花距发育相关基因TIP的3个片段,其cDNA全长为777、762和750 bp,分别编码258、253和249 aa,命名为IuTIP1-1、IuTIP1-2和IuTIP2-1,其蛋白均具有MIP(major intrinsic protein)超家族典型的2个NPA(Asn-Pro-A1a)保守结构域。同源性分析表明,滇水金凤TIP基因的氨基酸序列与雷蒙德氏棉(XP_012440576.1)、橡胶树(XP_021686336.1)同源性达77.95%左右;系统进化分析表明,IuTIP1-1与IuTIP1-2聚为一大支,IuTIP2-1单独成一支,三者为旁系同源关系。q RTPCR分析表明,3个基因在滇水金凤花距发育的3个时期及2个不同部位均有表达,其中IuTIP1-1在花苞期檐部的表达量最高,其次是IuTIP2-1在盛花期檐部表达量最高,随着花距的发育,两者在花距距部的表达逐渐下调;而IuTIP1-2在花距檐部的表达随花距发育逐渐下调,但在花距距部的表达逐渐上升,盛花期达到最高,可能与IuTIP1-2对花距距部发育起主要作用有关。根据以上结果,推测滇水金凤的3个TIP基因为旁系同源关系,IuTIP1-1和IuTIP2-1对花距檐部发育起主要作用,而IuTIP1-2对花距距部发育起主要作用。