绿豆花器官左右不对称性发育关键基因SIF的克隆及功能研究
结题报告
批准号:
31700186
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
焦科元
依托单位:
学科分类:
C0202.植物系统发生与进化
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏骏成、刘辉、宋建国、何其房
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中文摘要
花器官的不对称性决定了花型结构,包括背腹不对称(Dorsal-Ventral asymmetry,DV)、花瓣内部不对称(Internal asymmetry,IN)以及左右不对称(Left-Right asymmetry,LR)三种发育途径,其中DV和IN途径已得到广泛研究,但参与LR途径的基因尚未见报道。本课题组前期以绿豆为模式植物,首次诱变筛选到了花器官LR途径受到改变的突变体sif(左右两侧的侧部与腹部花瓣发生左右倒转),并成功克隆到了SIF基因,进一步的研究表明SIF属于植物所特有的SPR1类微管结合蛋白。本研究拟在前期工作基础上,通过二次诱变筛选、生物信息学分析、酵母双杂交等技术手段,鉴定SIF的下游因子和互作蛋白质,以阐明SIF参与LR发育的分子途径及遗传调控网络,为进一步揭示植物花器官LR发育的分子机理提供理论依据。
英文摘要
Floral organ asymmetry determines the final pattern structure of flower, including Dorsal-Ventral asymmetry(DV)、Internal asymmetry(IN) and Left-Right asymmetry(LR) development processes. There are many studies during DV and IN pathways on flower development while the key factors participate in LR pathway has not cloned. We used mungbean as model plant and carried out a large-scale γ-ray mutagenesis experiment. Fortunately, we obtained a mutant named sif which stunt LR pathway(both of the lateral and ventral petals reverse from the left side to the right side). Use map-based cloning method, we cloned SIF and sequence analysis showed that it belongs to SPR1 family. The objective of the present work was to establish the genetic network, identify the downstream targets and interacted proteins of SIF by genetics, molecular biology and bioinformatics. Our study will reveal the genetic network and molecular mechanism of SIF controlling the LR floral development in mungbean and provides an entirely new picture to understand flower Left-Right asymmetry morphogenesis.
花型对称性的演化是被子植物进化过程中的重要事件,是决定被子植物多样性的关键因素。花器官的不对称性决定了花型结构,包括背腹不对称(Dorsal-Ventral asymmetry,DV)、花瓣内部不对称(Internal asymmetry,IN)以及左右不对称(Left-Right asymmetry,LR )三种发育途径,其中DV和IN途径已得到广泛研究,但参与LR途径的基因尚未见报道。本项目在已有工作基础之上,利用豆科重要经济作物绿豆为模式植物,诱变筛选到了DV与IN发育途径受到影响的多个突变体,同时也筛选到了花器官LR途径受到改变的突变体sif(左右两侧的侧部与腹部花瓣发生左右倒转)。我们成功克隆了SIF基因,进一步的研究表明SIF属于植物所特有的SPR1类微管结合蛋白。通过扫描电镜技术观察绿豆花发育过程,我们将绿豆花发育阶段分为早期和晚期共13个时期。Real Time PCR技术检测SIF基因在根与花器官中均有表达,且在花中的表达量较绿豆根中的表达量更高。在5mm花苞中表达量最高,且SIF在8mm花苞左侧花瓣的表达量高于其在右侧花瓣的表达量。原位杂交技术检测SIF基因的时空表达模式,发现在绿豆花发育的早期阶段,SIF基因在整个花原基均有表达,随着发育的进行,SIF基因的表达很快被限定在花的内轮器官中。随着绿豆花发育的进一步进行,SIF基因在花瓣,雄蕊和心皮中高表达,并且发现SIF基因在各个花瓣原基之间的边界区域,绒毡层及胚珠中表达量最高。提示其在绿豆花发育的整个过程中均起到重要的调控作用。对突变体及野生型左右两侧侧部和腹部花瓣的转录组测序数据分析表明,多个基因在左右两侧的侧部和腹部花瓣存在差异性表达。提示其可能参与了绿豆花器官左右不对称形态建成的过程。其次我们还意外发现南美洲豇豆属中的某些种其花形态与突变体sif相同。通过努力我们获得了这些材料,DNA测序结果表明,SIF蛋白在所有的左型花中第138位为苯丙氨酸,而在右型花中则突变为酪氨酸,提示SIF基因在左右不对称花型的演化过程中发挥了重要的调控作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Love on wings, a Dof family protein regulates floral vasculature in Vigna radiata
LOVE ON WINGS,一种 Dof 家族蛋白,调节绿豆花的脉管系统
DOI:10.1186/s12870-019-2099-x
发表时间:2019-11-14
期刊:BMC PLANT BIOLOGY
影响因子:5.3
作者:Guo, Wuxiu;Zhang, Xue;Su, Shihao
通讯作者:Su, Shihao
Genetic control of compound leaf development in the mungbean (Vigna radiata L.)
绿豆(Vigna radiata L.)复叶发育的遗传控制
DOI:10.1038/s41438-018-0088-0
发表时间:2019-02-01
期刊:HORTICULTURE RESEARCH
影响因子:8.7
作者:Jiao, Keyuan;Li, Xin;Luo, Da
通讯作者:Luo, Da
DOI:10.1007/s00425-018-3038-z
发表时间:2019-03-01
期刊:PLANTA
影响因子:4.3
作者:Jiao, Keyuan;Li, Xin;Shen, Zhenguo
通讯作者:Shen, Zhenguo
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