萝卜ARGOSs基因的克隆及表达分析

2014-11-22 11:03张一卉王彬李化银
山东农业科学 2014年10期
关键词:拟南芥肉质诱导

张一卉+王彬+李化银+等

摘要:本研究利用RT-PCR方法从萝卜(Raphanus sativus)中分离了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2,并对其表达模式进行了分析。结果表明,RsARGOS1基因预测编码133个氨基酸,RsARGOS2基因预测编码109个氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表达,其中肉质根中表达量最高,叶中表达量最低;RsARGOS2基因在花蕾中表达量最高,花序轴中的表达量最低。RsARGOSs基因表达受到激素的调节,RsARGOS1基因的表达量在喷施6-BA后明显增高,6小时左右达到顶峰,喷施NAA的影响不大;RsARGOS2基因的表达同时受NAA和6-BA的诱导,NAA的诱导幅度大于6-BA。上述研究结果对理解RsARGOSs基因参与调控萝卜的生长发育过程具有重要参考价值。

萝卜(Raphanus sativus)是起源于我国的一种重要蔬菜[1,2]。由于生长适应性强,产量高,肉质根营养成分含量丰富,在中国、日本、韩国以及东南亚一些国家被广泛种植[3]。萝卜在我国的蔬菜生产和消费中占有举足轻重的地位,因此,发掘萝卜重要功能基因并用于遗传改良就显得十分重要。随着植物分子生物学的发展,人们对控制植物器官大小的分子机理研究取得了较大的进展,一系列影响器官大小的基因已经被分离出来,如ANT[4]、ARGOS[5]等。通过对拟南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析发现,ARGOS基因可通过调控细胞数目或者细胞体积来控制植物器官的大小。例如过量表达大白菜ARGOS基因可使转基因拟南芥的叶、花和株高均显著增大或增高,其调控机制在于促进了转基因植株的细胞分裂[6]。过量表达OsARGOS基因可引起拟南芥侧生器官增大,其控制机制是同时促进了细胞分裂和细胞体积增大[7]。

3讨论与结论

本研究从萝卜叶片中分离出两个ARGOS基因,分别命名为RsARGOS1和RsARGOS2。通过对萝卜ARGOS基因的序列保守性和系统进化分析发现,RsARGOSs基因与拟南芥ARGOS之间存在较高的保守性,核苷酸一致性超过65%。在系统进化上,萝卜ARGOSs基因与拟南芥ARGOS基因处于同一个分枝。这种序列上的保守性和进化上较近的亲缘关系提示萝卜ARGOSs与拟南芥ARGOS之间可能具有功能上的相似性。另外,从系统进化树上可以看出,RsARGOS2与BrARGOS基因之间具有更近的亲缘关系,而RsARGOS1与BrARGOS基因之间则相对较远,说明RsARGOS1和RsARGOS2在漫长的进化过程中出现了分化,这种分化可能导致功能上的差异。通过对RsARGOS1和RsARGOS2表达模式分析发现,二者之间存在较大差异,这种差异也支持了上述关于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差异的观点。

先前的研究表明,ARGOS基因可通过促进细胞的分裂能力达到调控植物器官大小的目的[5]。在本研究中,我们利用荧光定量PCR的方法检测了RsARGOSs基因在萝卜不同组织器官中的表达模式。结果发现RsARGOSs基因在萝卜肉质根中的表达水平都比较高,这说明RsARGOSs基因可能参与了萝卜肉质根的膨大。另外,研究还发现RsARGOS2基因在萝卜花蕾中具有最高的表达水平,可能该基因也参与了花器官的发育。这与之前的研究过量表达大白菜ARGOS基因可明显提高花器官大小的结果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物体内两种重要内源激素,在调控植物细胞分裂和生长中具有重要作用,并已被广泛应用于植物细胞培养中的植株再生过程。在先前的研究中发现,ARGOS基因的表达受NAA处理的显著诱导[5~7]。在本研究中,我们发现RsARGOS1只受6-BA的显著诱导,而RsARGOS2既受6-BA的诱导也受NAA的诱导,且NAA的诱导幅度大于6-BA。这说明RsARGOS1和RsARGOS2虽然在调控细胞生长和发育过程中可能具有类似的作用,但却是通过不同的信号途径进行的。

本研究较系统地研究了萝卜ARGOSs基因的组成、序列特征、系统进化,并对其表达模式进行了分析,这对进一步研究RsARGOSs基因在萝卜发育过程中的调控作用具有重要意义,也为进一步利用基因工程手段改良萝卜品质奠定了基础。

参考文献:

[1]李彬,苏小俊,袁希汉. 优白一号春萝卜[J].长江蔬菜,2002 (4): 13.

[2]苏小俊,袁希汉,李彬. 夏优一号萝卜[J].中国蔬菜,2004 (4): 57.

[3]汪隆植,何启伟.中国萝卜[M].北京:科学技术文献出版社,2005.

[4]Mizukami Y, Fischer L R. Plant organ size control: AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 942-947.

[5]Hu Y, Xie Q, Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell, 2003, 15(9): 1951-1961.

[6]Wang B, Zhou X, Xu F, et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research, 2010, 19(3): 461-472.

[7]Wang B, Sang Y, Song J, et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2009, 36: 31-40.

摘要:本研究利用RT-PCR方法从萝卜(Raphanus sativus)中分离了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2,并对其表达模式进行了分析。结果表明,RsARGOS1基因预测编码133个氨基酸,RsARGOS2基因预测编码109个氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表达,其中肉质根中表达量最高,叶中表达量最低;RsARGOS2基因在花蕾中表达量最高,花序轴中的表达量最低。RsARGOSs基因表达受到激素的调节,RsARGOS1基因的表达量在喷施6-BA后明显增高,6小时左右达到顶峰,喷施NAA的影响不大;RsARGOS2基因的表达同时受NAA和6-BA的诱导,NAA的诱导幅度大于6-BA。上述研究结果对理解RsARGOSs基因参与调控萝卜的生长发育过程具有重要参考价值。

萝卜(Raphanus sativus)是起源于我国的一种重要蔬菜[1,2]。由于生长适应性强,产量高,肉质根营养成分含量丰富,在中国、日本、韩国以及东南亚一些国家被广泛种植[3]。萝卜在我国的蔬菜生产和消费中占有举足轻重的地位,因此,发掘萝卜重要功能基因并用于遗传改良就显得十分重要。随着植物分子生物学的发展,人们对控制植物器官大小的分子机理研究取得了较大的进展,一系列影响器官大小的基因已经被分离出来,如ANT[4]、ARGOS[5]等。通过对拟南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析发现,ARGOS基因可通过调控细胞数目或者细胞体积来控制植物器官的大小。例如过量表达大白菜ARGOS基因可使转基因拟南芥的叶、花和株高均显著增大或增高,其调控机制在于促进了转基因植株的细胞分裂[6]。过量表达OsARGOS基因可引起拟南芥侧生器官增大,其控制机制是同时促进了细胞分裂和细胞体积增大[7]。

3讨论与结论

本研究从萝卜叶片中分离出两个ARGOS基因,分别命名为RsARGOS1和RsARGOS2。通过对萝卜ARGOS基因的序列保守性和系统进化分析发现,RsARGOSs基因与拟南芥ARGOS之间存在较高的保守性,核苷酸一致性超过65%。在系统进化上,萝卜ARGOSs基因与拟南芥ARGOS基因处于同一个分枝。这种序列上的保守性和进化上较近的亲缘关系提示萝卜ARGOSs与拟南芥ARGOS之间可能具有功能上的相似性。另外,从系统进化树上可以看出,RsARGOS2与BrARGOS基因之间具有更近的亲缘关系,而RsARGOS1与BrARGOS基因之间则相对较远,说明RsARGOS1和RsARGOS2在漫长的进化过程中出现了分化,这种分化可能导致功能上的差异。通过对RsARGOS1和RsARGOS2表达模式分析发现,二者之间存在较大差异,这种差异也支持了上述关于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差异的观点。

先前的研究表明,ARGOS基因可通过促进细胞的分裂能力达到调控植物器官大小的目的[5]。在本研究中,我们利用荧光定量PCR的方法检测了RsARGOSs基因在萝卜不同组织器官中的表达模式。结果发现RsARGOSs基因在萝卜肉质根中的表达水平都比较高,这说明RsARGOSs基因可能参与了萝卜肉质根的膨大。另外,研究还发现RsARGOS2基因在萝卜花蕾中具有最高的表达水平,可能该基因也参与了花器官的发育。这与之前的研究过量表达大白菜ARGOS基因可明显提高花器官大小的结果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物体内两种重要内源激素,在调控植物细胞分裂和生长中具有重要作用,并已被广泛应用于植物细胞培养中的植株再生过程。在先前的研究中发现,ARGOS基因的表达受NAA处理的显著诱导[5~7]。在本研究中,我们发现RsARGOS1只受6-BA的显著诱导,而RsARGOS2既受6-BA的诱导也受NAA的诱导,且NAA的诱导幅度大于6-BA。这说明RsARGOS1和RsARGOS2虽然在调控细胞生长和发育过程中可能具有类似的作用,但却是通过不同的信号途径进行的。

本研究较系统地研究了萝卜ARGOSs基因的组成、序列特征、系统进化,并对其表达模式进行了分析,这对进一步研究RsARGOSs基因在萝卜发育过程中的调控作用具有重要意义,也为进一步利用基因工程手段改良萝卜品质奠定了基础。

参考文献:

[1]李彬,苏小俊,袁希汉. 优白一号春萝卜[J].长江蔬菜,2002 (4): 13.

[2]苏小俊,袁希汉,李彬. 夏优一号萝卜[J].中国蔬菜,2004 (4): 57.

[3]汪隆植,何启伟.中国萝卜[M].北京:科学技术文献出版社,2005.

[4]Mizukami Y, Fischer L R. Plant organ size control: AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 942-947.

[5]Hu Y, Xie Q, Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell, 2003, 15(9): 1951-1961.

[6]Wang B, Zhou X, Xu F, et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research, 2010, 19(3): 461-472.

[7]Wang B, Sang Y, Song J, et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2009, 36: 31-40.

摘要:本研究利用RT-PCR方法从萝卜(Raphanus sativus)中分离了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2,并对其表达模式进行了分析。结果表明,RsARGOS1基因预测编码133个氨基酸,RsARGOS2基因预测编码109个氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表达,其中肉质根中表达量最高,叶中表达量最低;RsARGOS2基因在花蕾中表达量最高,花序轴中的表达量最低。RsARGOSs基因表达受到激素的调节,RsARGOS1基因的表达量在喷施6-BA后明显增高,6小时左右达到顶峰,喷施NAA的影响不大;RsARGOS2基因的表达同时受NAA和6-BA的诱导,NAA的诱导幅度大于6-BA。上述研究结果对理解RsARGOSs基因参与调控萝卜的生长发育过程具有重要参考价值。

萝卜(Raphanus sativus)是起源于我国的一种重要蔬菜[1,2]。由于生长适应性强,产量高,肉质根营养成分含量丰富,在中国、日本、韩国以及东南亚一些国家被广泛种植[3]。萝卜在我国的蔬菜生产和消费中占有举足轻重的地位,因此,发掘萝卜重要功能基因并用于遗传改良就显得十分重要。随着植物分子生物学的发展,人们对控制植物器官大小的分子机理研究取得了较大的进展,一系列影响器官大小的基因已经被分离出来,如ANT[4]、ARGOS[5]等。通过对拟南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析发现,ARGOS基因可通过调控细胞数目或者细胞体积来控制植物器官的大小。例如过量表达大白菜ARGOS基因可使转基因拟南芥的叶、花和株高均显著增大或增高,其调控机制在于促进了转基因植株的细胞分裂[6]。过量表达OsARGOS基因可引起拟南芥侧生器官增大,其控制机制是同时促进了细胞分裂和细胞体积增大[7]。

3讨论与结论

本研究从萝卜叶片中分离出两个ARGOS基因,分别命名为RsARGOS1和RsARGOS2。通过对萝卜ARGOS基因的序列保守性和系统进化分析发现,RsARGOSs基因与拟南芥ARGOS之间存在较高的保守性,核苷酸一致性超过65%。在系统进化上,萝卜ARGOSs基因与拟南芥ARGOS基因处于同一个分枝。这种序列上的保守性和进化上较近的亲缘关系提示萝卜ARGOSs与拟南芥ARGOS之间可能具有功能上的相似性。另外,从系统进化树上可以看出,RsARGOS2与BrARGOS基因之间具有更近的亲缘关系,而RsARGOS1与BrARGOS基因之间则相对较远,说明RsARGOS1和RsARGOS2在漫长的进化过程中出现了分化,这种分化可能导致功能上的差异。通过对RsARGOS1和RsARGOS2表达模式分析发现,二者之间存在较大差异,这种差异也支持了上述关于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差异的观点。

先前的研究表明,ARGOS基因可通过促进细胞的分裂能力达到调控植物器官大小的目的[5]。在本研究中,我们利用荧光定量PCR的方法检测了RsARGOSs基因在萝卜不同组织器官中的表达模式。结果发现RsARGOSs基因在萝卜肉质根中的表达水平都比较高,这说明RsARGOSs基因可能参与了萝卜肉质根的膨大。另外,研究还发现RsARGOS2基因在萝卜花蕾中具有最高的表达水平,可能该基因也参与了花器官的发育。这与之前的研究过量表达大白菜ARGOS基因可明显提高花器官大小的结果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物体内两种重要内源激素,在调控植物细胞分裂和生长中具有重要作用,并已被广泛应用于植物细胞培养中的植株再生过程。在先前的研究中发现,ARGOS基因的表达受NAA处理的显著诱导[5~7]。在本研究中,我们发现RsARGOS1只受6-BA的显著诱导,而RsARGOS2既受6-BA的诱导也受NAA的诱导,且NAA的诱导幅度大于6-BA。这说明RsARGOS1和RsARGOS2虽然在调控细胞生长和发育过程中可能具有类似的作用,但却是通过不同的信号途径进行的。

本研究较系统地研究了萝卜ARGOSs基因的组成、序列特征、系统进化,并对其表达模式进行了分析,这对进一步研究RsARGOSs基因在萝卜发育过程中的调控作用具有重要意义,也为进一步利用基因工程手段改良萝卜品质奠定了基础。

参考文献:

[1]李彬,苏小俊,袁希汉. 优白一号春萝卜[J].长江蔬菜,2002 (4): 13.

[2]苏小俊,袁希汉,李彬. 夏优一号萝卜[J].中国蔬菜,2004 (4): 57.

[3]汪隆植,何启伟.中国萝卜[M].北京:科学技术文献出版社,2005.

[4]Mizukami Y, Fischer L R. Plant organ size control: AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 942-947.

[5]Hu Y, Xie Q, Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell, 2003, 15(9): 1951-1961.

[6]Wang B, Zhou X, Xu F, et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research, 2010, 19(3): 461-472.

[7]Wang B, Sang Y, Song J, et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2009, 36: 31-40.

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