[目的]本研究克隆了水曲柳(Fraxinus mandshurica?Rupr.)CUC1基因,分析其表达特性,为该基因在水曲柳再生的调控研究中奠定基础.[方法]从水曲柳苗克隆FmCUC1基因,利用生物信息学软件分析Fm-CUC1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列,并构建系统进化树;利用农杆菌介导法将FmCUC1基因转入洋葱内表皮细胞进行亚细胞定位,通过实时荧光定量分析FmCUC1基因在根、茎、叶、顶芽的组织表达特异性及FmCUC1基因在下胚轴芽再生与种子萌发过程中的差异表达;同时对水曲柳幼苗喷施IAA、6-BA、BR激素处理,分析FmCUC1基因在不同激素信号诱导下的表达模式;利用农杆菌介导法将FmCUC1基因瞬时转化水曲柳72?h后,分析其通路相关基因表达情况.[结果]克隆得到FmCUC1基因全长807?bp,编码269个氨基酸,FmCUC1为稳定疏水蛋白,含有保守的NAC-domain蛋白结构域;FmCUC1蛋白与同科的木犀榄蛋白序列相似性为86.17％,亲缘关系较近;FmCUC1蛋白定位于细胞核上.qRT-PCR分析表明:FmCUC1基因在水曲柳的顶芽中表达量最高;在下胚轴芽再生过程中,FmCUC1基因在芽点产生与丛枝形成期均高表达;在水曲柳种子萌发过程中,FmCUC1基因分别在第4天和第8天分别达到两个峰值,为第0天的8.56倍和8.46倍.外源喷施IAA、6-BA、BR激素处理结果显示,FmCUC1基因表达量与对照相比均呈现上调表达,在IAA、BR处理72?h后均达到最高值,分别为对照的45.72倍和20.36倍;在6-BA处理48?h达到峰值,为对照59.40倍.利用农杆菌介导水曲柳FmCUC1基因瞬时过表达72?h后,该基因表达量显著上调,且其下游STM基因的表达量也明显上升.[结论]FmCUC1基因属于NAC家族转录因子,参与水曲柳芽再生过程,响应了IAA、6-BA、BR植物激素信号诱导,过表达FmCUC1基因可激活其下游STM基因的表达,进而有利于顶端分生组织的形成;为进一步研究CUC1基因在水曲柳芽再生过程中的作用机制奠定基础,也为今后水曲柳转基因工作提供新思路.

水曲柳;FmCUC1基因;生物信息学分析;瞬时转化;表达模式分析

崔靖弘;于磊;梁楠松;宋婷婷;吕义品;纪欣童;徐亮;赵福江;詹亚光

东北林业大学东北盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150040;黑龙江省头雁创新团队计划(林木遗传育种创新研究团队),黑龙江 哈尔滨 150040;吉林省临江林业局,吉林 临江 134600

林业科学研究

[1]崔靖弘;于磊;梁楠松;宋婷婷;吕义品;纪欣童;徐亮;赵福江;詹亚光-.水曲柳CUC1基因克隆及瞬时表达分析)[J].林业科学研究,2022(01):82-91

CUC1,FmCUC1

水曲柳,基因克隆,瞬时表达,表达分析,Fraxinus,mandshurica,Rupr,表达特性,调控研究,利用生物,生物信息学软件,编码蛋白,氨基酸序列,建系,系统进化树,农杆菌介导法,转入,洋葱,表皮细胞,亚细胞定位,顶芽,组织表达,下胚轴,种子萌发,差异表达,幼苗,IAA,BA,BR,激素处理,激素信号,瞬时转化,相关基因表达,全长,bp,疏水蛋白,NAC,domain,蛋白结构域,同科,木犀,亲缘关系,蛋白定位,细胞核,qRT,再生过程,形成期,天分,外源喷施,处理结果,基因表达量,最高值,过表达,STM,植物激素,可激活,顶端,分生组织,转基因,生物信息学分析,表达模式分析

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