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香石竹2n配子形成与PS1基因相关机理研究
结题报告
批准号:
31260491
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
45.0 万元
负责人:
周旭红
依托单位:
学科分类:
C1507.观赏园艺学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
莫锡君、桂敏、李涵、卢珍红
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中文摘要
利用2n配子进行有性多倍化,比无性多倍化具有更高的适应性和杂合性,是一种有效的多倍体育种途径。我们研究发现香石竹多为二倍体,大多数能产生低频2n配子,纺锤体异常是香石竹2n配子形成的主要原因。在拟南芥中PS1基因调控纺缍体的方向,PS1基因突变能产生高频率2n配子。研究香石竹PS1基因有助于揭示2n配子形成的分子遗传学机制,加快多倍体育种进程。本研究以产生2n配子频率不同的7个二倍体香石竹品种为研究对象,旨在获得PS1同源短片断的基础上,克隆PS1基因全长cDNA,分析其序列特征、预测蛋白质结构和功能,比对品种间序列的差异,寻找可能的突变位点;实时定量荧光PCR法研究其表达模式,分析PS1基因的表达水平与2n配子形成频率的关系;构建过量表达载体和RNAi表达载体,验证PS1基因的功能,揭示PS1基因与香石竹2n配子形成的相关性,为有效利用2n配子进行多倍体育种奠定基础。
英文摘要
Sexual polyploidization, as a result of 2n gamete formation, has higher adaptability and heterozygosity than asexual polyploidization, which is thought to be the effective way involved in the polyploidy breeding. Our research found most of the Dianthus caryophyllus cultivars were diploid which could form low frequency 2n gametes, the main cytological mechanisms for the formation of 2n pollen were abnormal spindles. Studies showed that AtPS1 (Arabidopsis thaliana Parallel Spindle 1) might directly control the orientation of spindles, and its mutants product high frequency 2n gametes. So, researching PS1 gene of D. Caryophyllus may reveal molecular genetics mechanism of 2n gamete formation and speed up the polyploidy breeding process. In this study, on the basis of obtaining PS1 homologous short fragment, a PCR-based homologous cloning strategy is used to clone the cDNA sequences of PS1 genes from the seven D. caryophyllus diploid cultivars which form different frequency of 2n gamete. The cDNA sequence characteristics are analyzed,and its protein structure and function are predicted. Sequence alignment is used between different varieties in order to find possible mutant locus. Meanwhile Real-time PCR is applied to study the gene expression and the relationship between PS1 expression level and 2n gamete formation frequency. Sense expression vector and RANi vector are constructed to verifying PS1 gene function,further investigating the relationship between PS1 gene and 2n gamete formation of D. caryophyllus, and laying a foundation for the polyploidy breeding of D. caryophyllus by 2n gametes ultimately.
本项目研究香石竹PS1基因与2n配子形成的相关性。项目采用RACE 技术,克隆了DcPS1 基因的全长cDNA;对DcPS1 表达谱进行了实时定量RT-PCR 分析;构建表达载体,转化香石竹,获得转基因阳性植株,并对DcPS1基因的功能进行分析。结果如下:1)DcPS1基因的全长cDNA序列有 3534 bp,其核苷酸序列包含1个153 bp 的5’-UTR,1个3231 bp 的ORF,1个147 bp 的3’-UTR。编码1 个包含1077 个氨基酸,在52-129氨基酸处具有FHA 结构域,846-1002氨基酸处具有PINc结构域。2)基因表达分析表明,当花蕾处于花粉母细胞时期或减数分裂时期,DcPS1基因表达量最高,DcPS1基因可能与减数分裂有关。此外,DcPS1基因在子房中表达量高,揭示DcPS1基因可能参与子房的发育。部分香石竹栽培种DcPS1基因表达量与2n花粉的形成成反比;2n花粉的产生对温度敏感,有可能是温度影响DcPS1基因的表达量来调节2n花粉的形成。3)将DcPS1基因及相应的正义和反义互补cDNA片断通过酶切、连接、转化等构建了以35S 为启动子的高表达载体pBI121-PS1及相应的抑制载体pJL10-RNAI-FOR-REV。4)建立了高效香石竹再生体系,为转基因技术打下坚实的基础。5)获得了DcPS1基因正向表达载体转基因植株3株,同时获得了RNAi干扰载体转基因植株11株,对阳性转基因植株与正常植株长势进行比较,发现DcPS1基因高表达的植株长得粗壮,抑制DcPS1基因表达使植株生长发育迟缓,后续将进一步研究DcPS1基因与2n配子形成的关系。综上,项目首次克隆了DcPS1 基因,通过表达谱分析,发现DcPS1 基因可能参与减数分裂的调控;构建了香石竹高效再生体系和遗传转化体系,获得了阳性转基因植株,初步分析了DcPS1基因的功能,研究结果为香石竹多倍体育种及利用转基因技术培育具目标性状的新品种奠定基础。
期刊论文列表
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DOI:10.1007/s10681-012-0819-5
发表时间:2013-02
期刊:Euphytica
影响因子:1.9
作者:Xuhong Zhou;M. Gui;Da-yao Zhao;Min Chen;Suping Ju;She-song Li;Zhe Lu;Xijun Mo;Jihua Wang-
通讯作者:Xuhong Zhou;M. Gui;Da-yao Zhao;Min Chen;Suping Ju;She-song Li;Zhe Lu;Xijun Mo;Jihua Wang-
DOI:--
发表时间:2013
期刊:西北植物学报
影响因子:--
作者:马璐琳;卢珍红;田敏;莫锡君
通讯作者:莫锡君
DOI:--
发表时间:2016
期刊:华北农学报
影响因子:--
作者:卢珍红;田敏;余蓉培;莫锡君
通讯作者:莫锡君
DOI:--
发表时间:2016
期刊:西北植物学报
影响因子:--
作者:李姝影;苏艳;莫锡君;桂敏
通讯作者:桂敏
DOI:--
发表时间:2016
期刊:江西农业学报
影响因子:--
作者:蒋亚莲;卢珍红;余蓉培;周旭红
通讯作者:周旭红
香石竹DcPS1基因调控减数分裂及2n配子形成的分子机制研究
  • 批准号:
    31860570
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    周旭红
  • 依托单位:
香石竹OSD1-like基因在减数分裂中的功能研究
  • 批准号:
    31460530
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    周旭红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金