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摘要
【目的】自交不亲和性(self-incompatibility,SI)是显花植物在长期进化过程中形成的限制自交衰退、促进杂交优势的一种复杂而完善的重要遗传机制。通过对SI与钙共响应新基因BoSPx的克隆、时空特异性表达分析和筛选与其互作的蛋白,并对BoSPx在自花授粉后刺激柱头的响应机制进行研究,以期为甘蓝SI的深入研究提供依据。【方法】采用转录组测序、自花和异花授粉后差异筛选以及PCR克隆获得BoSPx。利用DNAMAN软件和Smart软件进行氨基酸序列比对和保守结构域分析,通过Expasy在线软件预测BoSPx蛋白分子量、等电点、二级结构和跨膜结构域;采用MEGA6.0软件中的邻接法构建BoSPx蛋白的系统发育树,并推测BoSPx蛋白在甘蓝自花授粉后的功能。利用RT-PCR技术进行组织特异性表达分析,通过qRT-PCR检测自花和异花授粉后BoSPx的相对表达量。构建GFP表达载体,共聚焦显微镜观察BoSPx的亚细胞定位;酵母双杂交技术寻找其相互作用的蛋白。【结果】克隆获得一个新基因——BoSPx,其含有1个外显子,无内含子,是单外显子结构。BoSPx的开放阅读框为396 bp,编码具有131个氨基酸残基的蛋白质。理论等电点pI为4.54,是一种亲水性蛋白,没有信号肽和跨膜域,含有3个保守的EF-hand模体(第48—60、64—80和81—96位)。BoSPx起始密码子上游启动子序列500 bp左右含有生长素响应应答元件。BoSPx在开花前1—2 d的柱头、萼片、叶片、花药、花瓣中均有表达,在柱头中表达量最高,并且在自花和异花授粉的柱头中表达量都是先升高后降低,在自花授粉15 min时表达量达到最高,而后急剧下降,下降的低值与开花前1—2 d的柱头峰值相当。亚细胞定位分析表明BoSPx蛋白定位于细胞核和细胞质中。酵母双杂交结果表明BoSPx与SRK、ARC1之间无相互作用,但与生长素家族蛋白BoSAUR71和BoPID均能互作。【结论】BoSPx受自花授粉显著诱导表达,可能是受生长素调节的钙结合蛋白,对SI和钙产生共响应;该蛋白具有多组织表达和核质同在的特性,表明BoSPx可能参与SRK-ARC1-ExO70A1途径以外的未知信号通路。
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