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葡萄果实中脱落酸受体ABAR/CHLH基因的克隆及其表达分析

时间:2012-02-19  作者:秩名
  

图1 葡萄中ABAR/CHLH 基因核苷酸序列及其推导的氨基酸序列

Figure 1 The nucleotide and its deduced amino sequences ofABAR/CHLH gene in grapevine.

图2 葡萄与其他物种之间ABAR/CHLH的聚类分析

Figure 2 Phylogenetic analysis of ABAR/CHLH and other species homologues

图3 DAS 服务器对葡萄中ABAR/CHLH氨基酸序列跨膜区域的预测

Figure 3 Transmembrane domain of grapevine CHLH/ABAR amino acid sequecepredicted by DAS server.

2.2 葡萄果实中ABAR/CHLH基因Southern 杂交分析

为了检测 葡萄果实中ABAR/CHLH基因在基因组的存在情况,基因组DNA 分别由3种限制性内切酶酶切(这3个内切酶在探针内部没有酶切位点)。基因组DNA经BamHⅠ、SpeⅠ和XbaⅠ酶切杂交后分别产生1 条明显的杂交条带,表明葡萄中ABAR/CHLH基因在基因组中以单拷贝形式存在(图4)。

图4Southern 杂交分析葡萄中CHLH/ABAR基因的拷贝数

Figure4 Southern-blot analysis of the copy number of CHLH/ABAR gene ingrapevine..

2.3 葡萄果实中ABAR/CHLH基因在始熟期前后表达量的变化

图5 葡萄果实始熟期ABAR/CHLH基因表达水平的变化

Figure 5 Changes of the mRNA expression of CHLH/ABARgene during the verasion of grape berry

通过实时荧光定量PCR技术对玫瑰香葡萄果实始熟前后ABAR/CHLH表达量进行分析,结果如图5表明,ABAR/CHLH基因表达量有一次快速升高的过程:随着果实成熟启动,果实开始退色,基因的表达量开始升高,着色前达到高峰;果实着色后,基因表达量逐渐降低,至全红时降到最低。以上结果表明ABAR/CHLH基因与果实的着色启动有关,但果实着色一旦启动后却不需要ABAR/CHLH基因的持续高表达。

2.4葡萄果实ABA在始熟期前后含量的变化

从图6中可以看出,大绿期后果实中ABA含量迅速增加,至转色期达到高峰,随后开始降低,至全红期ABA含量仍然很高,是大绿期果实中ABA含量近3倍。因此,葡萄果实ABA在始熟期前后含量的变化表明,葡萄果实成熟的启动依赖于ABA快速积累,果实的成熟需要ABA维持相对较高的水平。

图6:葡萄果实始熟前后ABA含量的变化

Figure 6 Changes incontent of ABA around the onset of grape berry ripening.

3 讨论

3.1 葡萄果实中脱落酸受体ABAR/CHLH基因的的特性

本研究通过生物信息学发现生物论文,ABAR/CHLH蛋白在进化上高度保守。葡萄果实中脱落酸受体ABAR/CHLH基因编码蛋白与草莓(ACS94977)和拟南芥(CAA92802 )一样,都含有1381个氨基酸;比金鱼草(CAA51664, 1379aa)分别多了2个氨基酸;比烟草(AAB97152,1382aa) 、蓖麻(XP_002532078, 1382aa)和桃(AC057443, 1382aa) 少了1个氨基酸;比大豆(CAA04526,1383aa) 和大麦 (AAK72401, 1383aa)少了2个氨基酸;比水稻(ABF95686,1387aa)少了6个氨基酸。因此,从氨基酸数量来看,水稻比较特殊,因此在聚类分析中水稻单独归为一类(图2)。最近研究发现,拟南芥细胞中ABAR/CHLH 是一个跨膜蛋白,跨膜区在叶绿体膜上,N和C端暴露在细胞质中[13]。在大麦和水稻中等单子叶植物中ABAR/CHLH基因含有2个拷贝,在拟南芥和大豆中等双子叶植物中该基因只有一个拷贝[13,14]。本研究发现,在葡萄基因组中ABAR/CHLH以单拷贝形式存在(图5),其预测的编码蛋白含有三个跨膜区,并集中地分布在该蛋白的N端(图3)。因此,从基因核苷酸及其推测氨基酸序列相关分析表明,本研究从葡萄果实中成功分离了ABAR/CHLH基因论文发表。


 

3.2 ABA及其受体ABAR相互协调促进了果实的成熟启动

关于ABA对葡萄果实发育的影响,前人大量的工作揭示了ABA在葡萄果实成熟中的主导调控作用[15-24]。本研究也发现,花后8周后随着果实成熟的启动,果肉中ABA 水平开始快速上升,进一步证实了ABA在葡萄果实成熟过程中发挥着重要的作用。

ABA执行其生物学功能的过程,实质上是一个细胞信号转导过程。不难理解,植物激素与其受体的相互作用是激素信号转导中最为关键的一步。本研究观测到,围绕玫瑰香葡萄果实成熟启动的前后生物论文,果实的颜色呈现了明显的变化:深绿—浅绿—始红。在这颜色转变过程中,ABA水平呈现了持续增加的变化趋势,而ABA受体ABAR/CHLH基因转录水平呈现了先快速升而又迅速降低的变化趋势。值得关注的是,着色前ABA含量及其受体基因转录水平同时迅速增加,因此我们认为,果实的成熟启动不仅依赖于ABA含量迅速增加,而且还依赖于其受体基因表达水平快速上升。但果实成熟启动后,ABA水平继续缓慢上升,而ABAR/CHLH基因转录水平则快速下降。这一结果揭示了ABA在完成启动果实成熟功能后,首先通过降低ABA受体基因表达水平来减弱这一效应。为此我们推测,在葡萄果实发育的后期,为了满足果实成熟启动的需要,果肉细胞首先启动了ABA合成途径而促进了ABA快速积累,其受体也同时被某种机制诱导高表达。大量的ABA及其受体大大加速和放大了ABA的细胞信号转导过程,从而快速启动了一系列果实成熟相关基因的表达,使果实成熟进程向着不可逆的方向发展。本研究在一定程度上揭示了植物激素为了发挥最大效应,需要激素水平与其受体水平协调变化。


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