巴西橡胶树雄性不育相关基因HbGEX1的克隆与表达分析

作者：刁艳茹; 刘红东; 党一敏; 王宇翔; 王英; 高和琼; 庄南生^*

来源：分子植物育种, 2022, 20(07): 2179-2187.

DOI：10.13271/j.mpb.020.002179

• 巴西橡胶树
• 荧光定量PCR
• RNA-FISH
• 生物信息学分析

蛋白配子表达1项目(Protein GAMETE EXPRESSED 1, GEX1)是一种膜蛋白，在植物物种中非常保守。本研究前期利用转录组测序技术筛选得到了与橡胶树雄性不育相关的差异表达基因GEX1序列，但其相关功能并未得到验证。本研究通过RT-PCR方法从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆得到一个GEX1的全长c DNA序列，命名为HbGEX1，其ORF长度为1 785 bp，编码594个氨基酸，理论等电点为5.51，相对分子质量为68.66 k D，总平均亲水性GRAVY为负值，为疏水性蛋白，亚细胞定位预测结果表明定位于细胞核中不是分泌蛋白，Hb GEX1具有信号肽，且信号肽的剪切位点位于第19和第20号氨基酸之间，具有3个跨膜螺旋结构，进化树显示HbGEX1与木薯(Manihot esculenta)的HbGEX1蛋白聚为一类，亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示，HbGEX1在巴西橡胶雄花中的表达量比较高，在不育品种中基因的表达量高于可育品种，在橡胶树雄花的3个不同发育时期(小孢子母细胞时期,四分体小孢子时期,单核花时期)中可育品种与不育品种的表达均呈现出下降的趋势；通过利用RNA-FISH技术对HbGEX1基因进行了原位表达的分析，结果显示，HbGEX1基因在可育品种与不育品种的花药外壁及花粉母细胞处均有明显的表达,在绒毡层处的表达中，不育品种的荧光强度明显高于可育品种。由此推测：HbGEX1基因可能是橡胶树雄花发育的特异表达基因，通过在花药外壁、绒毡层和小孢子母细胞的特异表达调控雄花的发育，该基因在绒毡层细胞的异常表达可能导致橡胶树雄性不育。本研究结果可为橡胶树雄性不育分子机制的深入研究，以及为橡胶树的育种工作提供科学依据。

• 单位
  中国热带农业科学院橡胶研究所; 海南大学