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杧果(Mangifera indica Linn.)是世界上重要的热带果树之一,也是广西主要热带果树之一。AP1(APETALA1)与SEP1(SEPALLATA1)同源基因在花器官的形成过程中起着至关重要的作用。在拟南芥中,AP1与SEP1基因相互作用共同促进植株开花。本试验从四季丰亡中分离克隆AP1、SEP1同源基因cDNA全长序列,并对其进行生物学信息分析;同时初步比较了四季杧AP1的2个同源基因、SEP1同源基因在不同组织器官中表达以及在四季杧和紫花杧这两个品种表达的差异,以期了解四季杧开花的分子机制,为进一步阐明四季杧的成花机理积累资料。主要研究结果如下:
(1)杧果RNA提取方法的优化。本方法在前人的基础上进行了适当的优化改进,细化了步骤,并能普遍适用于杧果不同组织RNA提取方法。采用优化后的RNA提取方法,提出的杧果RNA纯度高、条带清晰、完整性好,OD260/OD280值保持在1.8-2.0之间,产率相对较高。所有样品均可用于RT-PCR,并均能扩增出清晰的单一条带,该方法提取的RNA完全适用于下一步分子生物学研究。
(2)杧果AP1同源基因cDNA全长序列的克隆及生物信息学分析。以四季杧花的cDNA为模板,用AP1同源基因简并引物扩增,得到一条长度为950bp的特异条带。测序后进行Blast检索,成功获得AP1的两个同源基因,被命名为MSAP1-1和MSAP1-2,(GenBank登录号分别为:GQ152892和GQ152893)。MSAP1-1和MSAP1-2同源基因分别与紫花杧的MAP1-1和MAP1-2同源基因相对应。在核苷酸水平上,MSAP1-1与MSAP1-2核苷酸同源性为87%;;MSAP1-1与MAP1-1和MAP1-2核苷酸同源性分别为98%,87%;MSAP1-2与MAP1-1和MAP1-2核苷酸同源性分别为87%,98%。经过氨基酸序列比对及系统进化树分析发现,四季卡亡AP1同源基因与其它植物AP1同源基因具有较高同源性,且此类基因含有两个保守的结构域,即MADS-box保守结构域与K-box功能域。
(3)杧果SEP1同源基因cDNA全长序列的克隆及生物信息学分析。以四季杧花cDNA为模板,用SEP1同源基因简并引物扩增,得到一条长度约为900bp的特异条带。测序后进行Blast检索,成功获得卡亡果SEP1同源基因,被命名为SEP1,(GenBank登录号为:HQ586001)。经过氨基酸序列比对及系统进化树分析发现,四季杧SEP1同源基因与其它物种的核苷酸序列同源性基本在70%以上,通过氨基酸同源性比对发现,杧果SEP1基因与其它植物的SEP1基因具有较高同源性,且此类基因含有两个保守的结构域,即MADS-box保守结构域与K-box功能域。
(4)杧果AP1、SEP1同源基因的表达模式分析。采用半定量RT-PCR技术检测四季杧AP1的2个同源基因以及SEP1同源基因在不同器官中的表达水平,同时检测这些同源基因在四季杧和紫花杧这两个品种表达的差异。结果分析表明,四季杧MSAP1-1和MSAP1-2同源基因均在花和果实中表达,且在花中具有较高的表达量,在花后60天(坐果后期)表达量明显高于花后20天(坐果初期)和花后40天(坐果中期)中的表达量。在营养生长调控中,四季杧幼嫩组织中AP1同源基因具有较高的表达量,而在老叶中不表达。SEP1同源基因在四季杧和紫花杧的花器官中以及营养生长器官嫩叶、嫩茎、老叶、老茎中均有表达。其中,SEP1在老茎中微量表达,在花和老叶中的表达量较高。AP1的2个同源基因、SEP1同源基因在四季杧与紫花杧中的表达模式相近。