柑桔ROP小G蛋白基因家族的表达谱分析

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ROP蛋白家族是植物特有的一种Rho小G蛋白,是植物信号转导通路中重要的分子开关,在调控花粉管与根毛极性生长、病原体防御以及激素的反应中起着重要作用。ROP蛋白的活性受到ROPGEF.ROPGAP和ROPGDI三种调节因子的调控。ROPGEF通过与GTP和GDP的交替结合调节活性;ROPGAP是一种ROP激活蛋白,可以加速GTP的水解;ROPGDI则是一类可以使GTPase处于非激活状态的抑制因子。柑橘属于芸香科、柑橘亚科植物,栽培品种众多。甜橙是我国柑橘的主要栽培品种之一,具有品质优良、风味好、外形美观、香气浓郁等特点。ROP基因表达在拟南芥中已有所研究,但在柑橘中比较少见。本研究填补了ROP基因表达在柑橘中研究的空白。首次构建甜橙ROP蛋白进化树,系统地研究了甜橙ROP基因在不同组织、果实发育阶段和病原体胁迫条件下的表达情况。研究结果显示:1、甜橙ROP蛋白进化树的构建:利用BLAST查找甜橙ROP蛋白家族,共找到8个ROP蛋白:CsROP1.CsROP2.CsROP6.CsROP7A.CsROP7B.CsROP8. CsROP9和CsROP10。根据其氨基酸序列,构建甜橙ROP蛋白家族进化树。2、关于CsROP8的PCR扩增问题。由于最新甜橙数据库更新于2012年,之前设计的CsROP8引物存在一定问题,故在CsROP表达谱的研究中并未涉及到CsROP8.3、甜橙ROP基因表达谱分析:采集和处理甜橙的不同组织、不同发育阶段的果实、8种重要激素和3种病原体侵染的幼苗,抽提以上样品RNA,进行RT-PCR和荧光定量PCR分析。甜橙ROP基因表达谱分析,结果如下:(1)在甜橙不同组织中,(?)CsROP的表达不尽相同。CsROPP1、CsROP2和ROP9在生殖枝中表达量较高;SsROP6在花蕾中的表达量较高;CsROP7A在未分化的春梢中表达量较高;CsROP7B和CsROP10在根中的表达量较高。在各个组织中的(?)CsROP存在表达差异,说明CsROP在植物发育的各个时期发挥不同的作用,具体的调控机制有待进一步研究。(2)果实的发育是一个生理生化复杂变化的过程(包括可溶性糖、有机酸、色素等有机物的合成和分解等),几乎所有CsROP基因的表达量在果实完全成熟时达到最低。不同CsROP的表达具有显著差异,其中CsROP7A和(?)CsROP10在果实成熟的过程中,表达量持续下降(待果实完熟时,其表达量达到最低)。CsROP7A和CSROP10或许在这一过程中起到一定作用。(3)总的来看,CsROP基因的表达易受到病原体侵染的影响。在HLB(柑橘黄龙病)侵染的叶片中,7个CsROP基因(CSROP1、CSROP2、 CSROP6.CsROP7A.CsROP7B.CsROP9和CsROP10)表达量明显降低,说明在HLB侵染下,CsROP基因的表达在一定程度上受到抑制,从而产生一定的抗胁迫效应。在CTV病毒(柑橘衰退病)侵染的叶片中,7个CsROP基因的表达量与正常叶片中相比变化不大。说明CsROP基因的表达量与CTV病毒是否侵染关系不大。在Canker(柑橘溃疡病)侵染的叶片中,几乎所有CsROP基因(CsROP2除外)的表达量显著高于正常叶片,说明Canker的侵染在一定程度上激活了CsROP基因的表达,从而产生一系列的抗胁迫效应。与其他几个CsROP基因不同,(?)CsROP2在Canker侵染胁迫下,表达量却明显下降。说明CsROP2的表达模式和其他CsROP基因存在明显差异。(4)几乎所有CsROP基因表达都会受到激素的影响,而且各个CsROP具有显著的差异性。
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