【摘 要】
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砀山酥梨是安徽省砀山县重要的经济水果,近些年存在果肉口感粗糙等不良状况,因此研究梨木质素合成途径关键酶基因4CL和C3H尤为必要。WRKY转录因子是4CL和C3H调节因子,因此选择蔷薇科7种经济水果(梨、苹果、樱桃、桃、梅、草莓、树莓),利用生物信息学方法来分析这7种蔷薇科植物WRKY Ⅰ亚家族成员在进化上的统一性和差异性,有助于更好地研究梨WRKY Ⅰ亚家族基因的分子进化历程及与木质素代谢途径的
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砀山酥梨是安徽省砀山县重要的经济水果,近些年存在果肉口感粗糙等不良状况,因此研究梨木质素合成途径关键酶基因4CL和C3H尤为必要。WRKY转录因子是4CL和C3H调节因子,因此选择蔷薇科7种经济水果(梨、苹果、樱桃、桃、梅、草莓、树莓),利用生物信息学方法来分析这7种蔷薇科植物WRKY Ⅰ亚家族成员在进化上的统一性和差异性,有助于更好地研究梨WRKY Ⅰ亚家族基因的分子进化历程及与木质素代谢途径的关系。主要结果如下:1.在拟南芥中过表达Pb4CL11能显著提高花序茎中(AtPAL、AtC4H、At4CL、AtHCT、AtC3H、AtCCOMT、AtCCR、AtF5H、AtCOMT、AtCAD4、AtCAD5)的表达,表达量提高1.7倍以上,能显著促进根伸长和植株增高,但对花序茎木质素含量测定及横切面的染色观察与野生型相比差异不显著。2.在拟南芥中过表达PbC3H1,根长、株高无显著影响,但能提前5 d-7 d长出4片真叶、抽薹,花序茎木质素含量显著升高,达到1.49倍;除AtF5H外,能显著提高花序茎中(AtPAL、AtC4H、At4CL、AtHCT、AtC3H、AtCCOMT、AtCCR、AtCOMT、AtCAD4、AtCAD5)的表达,表达量提高1.2倍以上;能增加束间纤维区域的细胞数量及细胞壁的增厚。3.鉴定出WRKY Ⅰ亚家族成员(樱桃7个、桃9个、梅10个、树莓11个、草莓13个、梨20个、苹果28个)共98个,这些基因随机、不均匀地分布于染色体上。ML系统进化树可将98个基因分为4族(Ⅰ-Ⅳ),12亚族(A-M),具有较高自举值,每个亚族内含子、外显子结构特点及保守基序的组成具有相类性,说明具有保守性。其中,只有梨和苹果基因组发生了大规模复制事件:梨和苹果分别有10个、24个WRKYⅠ来自基因复制区,梨有7个基因对来自大规模复制事件;苹果有4个基因对来自串联复制事件,12个基因对来自片段复制事件。4.对梨果实不同发育时期18个Pb WRKY荧光定量分析发现,14个基因表达量(PbWRK01/04/06/08/09/10/11/13/14/15/16/17/18/19)变化趋势是先升高再降低,其中(Pb WRKY01/04/09/10/13/14/15/16/17)在花后63 d表达量降低后又出现再次上升。这14个基因表达量(除PbWRKY14)的峰值都出现在花后39 d至63 d之间,都在石细胞含量达到峰值前。PbWRKY02/03/05/12与上述14个基因的表达量变化趋势不一致,可能参与了梨果实的其他功能调控。WRKY转录因子可以和木质素合成途径关键酶基因4CL、C3H启动子作用元件WRKY71OS结合,说明WRKY转录因子可能参与梨果实发育过程中石细胞含量的调控。
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