山茶花MADS-box家族B類基因克隆及在重瓣花形成中的作用.pdf

1、山茶花是我國傳統(tǒng)十大名花之一，也是世界名貴花卉。重瓣型山茶花由于豐富的造型而深受喜愛，但野生狀態(tài)下的山茶花為單瓣花型，在漫長的生物進(jìn)化中單瓣花是如何變化為重瓣花類型的，是本研究之目的。從花發(fā)育的“ABC模型”理論可知，B類功能基因是同時(shí)參與了真核植物花瓣和雄蕊的發(fā)育從而影響到花器官的第二輪和第三輪結(jié)構(gòu)確定性的關(guān)鍵因子，暗示了B功能基因在山茶重瓣花形成中起到關(guān)鍵作用。盡管B類基因的功能在模式植物中研究的較為清楚，但在山茶中B功能基因扮演什

2、么角色及是否引起山茶重瓣花形成等均不為人知。
　　采用RT-PCR(Reverse transcription polymerase chain reaction)和RACE（Rapid amplification of cDNA end）法從中國傳統(tǒng)重瓣花型茶花名種‘紅十八學(xué)士’（Cameliia japonica‘Hongshibaxueshi’）中分離出B功能基因4個(gè)成員的cDNA全長，分別命名為CjHGLO1、CjHGLO

3、2、CjHDEF和CjHTM6，探討了這4個(gè)成員的功能及其在部分山茶屬植物不同花類型山茶花中的表達(dá)模式。研究發(fā)現(xiàn)，分離的‘紅十八學(xué)士’B功能基因在大腸桿菌E. Coli BL21中經(jīng)IPTG誘導(dǎo)能表達(dá)出相應(yīng)的蛋白，表明分離的四個(gè)成員結(jié)構(gòu)完整，具有完整編碼蛋白質(zhì)的能力。將四個(gè)成員的正義基因?qū)霐M南芥發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)CjHGLO1基因引起萼片和花瓣的融合，這種融合的趨勢是從萼片和花瓣的基部開始，逐漸向上；過表達(dá)正義 CjHGLO2沒有引起轉(zhuǎn)基因

4、擬南芥表型改變；而過表達(dá) CjHDEF基因引起擬南芥第一輪萼片轉(zhuǎn)變?yōu)榛ò?，使得原來?片花瓣的擬南芥轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂?片花瓣的花；過表達(dá) CjHTM6基因造成擬南芥的雌蕊在花苞尚未展開時(shí)即顯著伸長，引起花瓣和雌蕊的不一致性生長，同時(shí)6枚雄蕊消失。
　　采用Real-time PCR技術(shù)研究了B功能基因在山茶單瓣、半重瓣、托桂型、牡丹重瓣型和完全重瓣型等5個(gè)不同類型茶花中的表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)，GLO1（GLOBOSA1）和GLO2（GLOBOS

5、A2）的同源基因是在具有花瓣屬性的部位高表達(dá)，而在具有或靠近萼片屬性的部位表達(dá)量低或不表達(dá)，表明其在花瓣屬性的決定中扮演重要角色；DEF(DEFICIENS)和TM6(TOMATO MADS BOX GENE6)同源異型基因是在雄蕊的融合處高表達(dá)，這種現(xiàn)象表明它們可能在雄蕊瓣化為花瓣的過程中扮演重要角色。在山茶單瓣花轉(zhuǎn)變?yōu)橹匕昊ǖ倪^程中，是伴隨著山茶花瓣數(shù)目的增加和花器官輪數(shù)的逐漸減少，其中B功能基因的表達(dá)域也逐漸縮小并穩(wěn)定的在花瓣器官