甜瓜果實發(fā)育相關(guān)四個基因家族的全基因組分析及CmERFII-9基因的功能研究.pdf

1、本文從全局角度對與果實發(fā)育相關(guān)的基因家族進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，探究基因家族的起源、進(jìn)化及潛在的功能分化;明確各家族成員的表達(dá)特性及相關(guān)蛋白的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析;利用瞬時表達(dá)方法對目的基因進(jìn)行功能研究，為后續(xù)對果實發(fā)育成熟相關(guān)基因的深入功能解析提供了明確的、高效的選擇方向。針對甜瓜果實發(fā)育相關(guān)的AP2/ERF、SBP-box、EIN3/EILs和14-3-3四個基因家族進(jìn)行了全基因組分析，并進(jìn)行了CmERFⅡ-9基因的功能研究，
　　主要結(jié)果

2、如下:
　　(1)鑒定得到136條AP2/ERF家族蛋白序列，包括ERF家族蛋白119個（其中ERF亞家族蛋白64個、DREB亞家族蛋白55個）、AP2家族蛋白13個、RAV家族蛋白4個。ERF家族基因中有87個基因不具有內(nèi)含子，其余32個基因含有1-8個數(shù)目不等的內(nèi)含子。在第Ⅰ和Ⅹ組中發(fā)現(xiàn)發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用的EAR基序;在第Ⅴ組成員的N-末端發(fā)現(xiàn)參與DNA結(jié)合及蛋白之間相互作用的Cys重復(fù)序列CX2CX4CX2～4C;在第Ⅰ組中存在

3、富含Ser/Thr具有轉(zhuǎn)錄激活作用的基序。ERF亞家族基因在各組織中表達(dá)豐度由高至低依次是果實、愈傷組織、花、根、葉子、子葉、韌皮?；駽mERFⅢ-11在果實中的表達(dá)豐度高于其它組織?？寺〉玫紺mERFⅡ-9基因的全長cDNA，成功構(gòu)建目的基因的超表達(dá)載體pPZP221-CmERFⅡ-9和RNAi表達(dá)載體pART27-CmERFⅡ-9，在甜瓜果實中注射含有上述兩種載體的農(nóng)桿菌液后果實局部分別呈現(xiàn)提早成熟和推遲成熟表型，通過進(jìn)一步對果實

4、發(fā)育成熟相關(guān)基因的分析表明該基因在甜瓜的果實發(fā)育成熟過程中對ACO基因發(fā)揮正調(diào)控作用，推測對ACS、PDS、PFK、XTH和NCED基因發(fā)揮由于啟動功能冗余基因表達(dá)而導(dǎo)致的負(fù)調(diào)控作用。
　　(2)鑒定得到13條SBP-box家族蛋白序列，分為4個獨立亞族。SBP-box家族基因成員分別含有1-10個數(shù)目不等的內(nèi)含子。SBP-box家族成員全部具有雙鋅指類結(jié)構(gòu)，并且都具有高度保守的雙向核定位信號區(qū)。SBP-box結(jié)構(gòu)域在某些位置高度

5、或絕對保守。全長序列比對發(fā)現(xiàn)SBP-box家族蛋白的N-端和C-端序列變異性較大。發(fā)現(xiàn)6條序列具有miRNA156靶位點。各組織中SBP-box家族基因的表達(dá)豐度由高至低依次為果實、根、花、愈傷組織、葉、子葉、韌皮，CmSBP11在果實中特異表達(dá)。
　　(3)鑒定得到4條EIN3/EILs家族蛋白序列，均含有1個內(nèi)含子。甜瓜、擬南芥、番茄和黃瓜的EIN3/EILs結(jié)構(gòu)域保守性極高，均含極端保守的連續(xù)氨基酸序列GPVYGI、WWK、

6、LQD、TLG及若干不連續(xù)的極端保守的氨基酸。該家族基因在甜瓜與黃瓜間分化程度最小，但在黃瓜中不存在與CmEIL03對應(yīng)的同源基因;在番茄中有一定程度的分化;與擬南芥分化程度最大。表達(dá)模式分析顯示CmEIL01、CmEIL02、CmEIL04在不同發(fā)育時期的果實中均有表達(dá)，CmEIL04在成熟的果實中特異表達(dá)。根據(jù)擬南芥蛋白互作網(wǎng)絡(luò)結(jié)果推測CmEIL01和CmEIL02可與多個ERF蛋白發(fā)生作用。
　　(4)鑒定得到9條14-3-

7、3家族蛋白序列，分為ε類和非ε類2個亞族，ε類含5個基因，分別含有5或6個內(nèi)含子;非ε類含4個基因，均含有3個內(nèi)含子。ε類成員在N-端和C-端均具有較高的變異性，非ε類成員除N-端具有絕對保守的Met外，其余區(qū)段變異性較大，但同源性高于ε類成員。不同組織表達(dá)模式分析顯示該家族基因在果實、根、花、葉均有表達(dá)，其中MELO3C003536、MELO3C003562、MELO3C011041、MELO3C011028、MELO3C018726