论文部分内容阅读
荠菜与拟南芥同属十字花科,两者在基因水平和生理特性上都有较高的相似性,但在植物形态学上则有着显著差异:荠菜植株平均株高高于拟南芥,且节间距明显小于拟南芥,在果荚数目上明显多于拟南芥,能产生出更多的生殖后代;荠菜果荚为心形短角果,拟南芥为柱形长角果。在其心皮发育的早期就表现出形态的差异。开展两者的比较研究无疑是植物形态发育研究的有效途径。细胞色素P450在植物中参与多种物质合成、代谢途径。CYP78A是一个较大的P450亚家族,其部分成员在调控被子植物生长和发育中起重要的作用。本研究将荠菜中的同源性CbCYP78A9基因与35S启动子重组及利用其自身启动子,转化拟南芥获得了CbCYP过表达(p35S::CbCYP)及特异性表达(pCYP::CbCYP)的转基因植株。观察其形态发育,p35S::CbCYP的转化导致显著的拟南芥心皮形态整体膨大,在整体发育形态上也导致了显著的株高增高、果实增多和节间变短,表现出了偏向荠菜发育形态的转变;pCYP::CbCYP转化拟南芥心皮形态与野生型拟南芥相比差异不显著,但株高和主茎果实数目上表现出显著差异,且性状介于CbCYP过表达与野生型拟南芥之间。说明荠菜CYP78A9在其形态发育过程中对株高及茎节形态发育有显著作用,而过表达时则对其整体形态都有显著影响。为了比较两同源基因表达的差异性,分别构建荠菜CbCYP及拟南芥AtCYP78A9启动子的GUS报告载体并转化拟南芥,GUS检测表明荠菜与拟南芥同源基因的表达模式十分相似,在营养生长发育的组织中都只有低水平表达。在生殖生长开始后表达水平才缓慢升高。在胚珠发育的过程中,则表现出高水平表达。两者表达模式的差异体现在拟南芥茎部中未检测到表达,而在荠菜茎部检测到了GUS表达,其余部位也存在着一定程度的表达水平差异。CbCYP特异性表达植株与野生型的茎节发育形态区别可能正是因为两基因茎部表达的差异,使其表现出趋向荠菜茎节发育的性状。荠菜与拟南芥CYP78A9表达的上述差异,反映在两基因启动子的元件上,尤其是赤霉素响应、光响应等元件差异明显。结合这些元件的功能,推测正是赤霉素响应元件差异导致了两种植物CYP78A9基因的表达差异性。由于对赤霉素的不同响应,影响CYP78A9参与的苯丙烷类代谢途径,从而参与到植物形态发育事件中。最终表现出两物种间性状上的可见差异。