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牡丹MADS

来源：花匠小妙招时间：2024-11-25 14:29

【摘要】： 牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是芍药科芍药属多年生木本植物,具有较高的观赏价值。经长期演化,牡丹花器官与花型结构等方面均有较大变化,对提升其观赏品质意义重大。MADS-box转录因子在花器官发育过程中具有重要作用,但其分子调控机制尚不清晰。本研究基于牡丹转录组数据库,筛选得到19个MADS-box转录因子并对其进行系统的生物信息学分析,从中选择3个可能与花器官调控相关MADS-box基因(PsMADS5、PsMADS7、PsMADS12)进行克隆,同时结合石蜡切片与实时荧光定量PCR,分析3个MADS-box基因在牡丹不同器官、花芽分化不同时期以及不同花型牡丹花器官的表达特性。主要结果如下:(1)从牡丹转录组数据库中,鉴定19个具有完整开放阅读框的MADS-box基因,分别命名为MADS1-19。理化性质分析表明,19个MADS-box基因所编码的蛋白质含有158-365个氨基酸,蛋白质分子量约为17933-41328Da,等电点为5.41-9.92。19个MADS-box基因均具有高度保守的MADS-box结构域,MADS1-16均含有次保守的K-box结构域。MADS-box蛋白质二级结构由α-螺旋、β-折叠、扩展链与自由卷曲所组成。亚细胞定位预测结果表明PsMADS13定位于质膜,其余成员均定位于细胞核。系统预测表明,19个MADS-box基因归类于10个亚家族,其中16个归类于MIKC~c型,3个TypeI型。(2)从‘洛阳红’花瓣中扩增得到PsMADS5、PsMADS7、PsMADS12的完整CDS序列,其序列长度分别为729bp、732bp、636bp,编码243aa、244aa、212aa,GenBank登录号分别为MH169596、MH563611、MH169595。经多序列对比分析发现,PsMADS5、PsMADS7、PsMADS12分别与其它物种SEP1、AGL6、PI蛋白质序列的一致性超过77%。以上3个基因系统进化结果表明,牡丹与蔷薇类植物亲缘关系最近。表达分析表明,3个基因在不同器官(根,茎,叶,果及花苞)中的表达量差异显著,PsMADS5在花苞和茎中表达量较高,分别为果中表达量的5.07与3.92倍,叶与根中表达量较低;PsMADS7在花苞中表达量最高,为果中的8.16倍,叶与根中表达量偏低;PsMADS12在花苞中表达量最高,其它器官中表达量较低。(3)石蜡切片结果表明,‘洛阳红’牡丹花芽分化始于6月初,终于11月中旬。大致可分为6个时期:分化始期、苞片原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期以及雌蕊原基分化期。3个MADS-box基因在不同花芽发育期表达量差异显著,PsMADS5、PsMADS12在每个花芽分化时期中均有表达,前4个时期表达量偏低,雄蕊原基分化期表达量显著增加,雌蕊原基分化期最高,分别为分化始期表达量的43.25倍、101.1倍;PsMADS7在花芽分化进程中表达量呈“高-低-高”表达模式,在花芽始期、雄蕊、雌蕊原基分化期表达量均较高,花萼原基分化期表达量最低。(4)3个MADS-box基因在两类(千层类与楼子类)花型牡丹花器官中表达量差异显著,不同花型牡丹中的表达呈现一定规律性。PsMADS5在两类花型牡丹的花萼中表达量最高,PsMADS7在两类花型牡丹的花萼和雌蕊中表达量较高。PsMADS5、PsMADS7在千层类花型的雄蕊中表达量最低,在楼子类花型的内瓣中显著表达;PsMADS12在千层类花型的花瓣中表达量最高,在楼子类花型的内瓣中表达量最高,而在两类花型的雌蕊中表达量最低。综上所述,牡丹中至少包含19个MADS-box基因成员,同一亚家族成员的蛋白质理化性质与结构相近;PsMADS5可能调控牡丹雌雄蕊原基分化,花萼发育;PsMADS7可能调控牡丹顶端分生组织与雌雄蕊原基分化,花萼和雌蕊发育;PsMADS12可能具有调控牡丹雌雄蕊原基分化和花瓣发育等功能。楼子类花型的内瓣绝大多数是由雄蕊瓣化而来,因此推测PsMADS5、PsMADS7、PsMADS12可能均参与楼子类花型的雄蕊瓣化。

【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018

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