节瓜ACC合成酶基因的克隆与表达研究

【作者】 彭琴； 王敏； 彭庆务； 江彪； 林毓娥； 刘文睿； 梁肇均； 李玲； 何晓明；

【机构】 华南师范大学生命科学学院； 广东省农业科学院蔬菜研究所； 广东省蔬菜新技术研究重点实验室；

【摘要】 节瓜(Benincasa hispida Cogn var. chieh-qua How.)又名毛瓜、毛节瓜,是葫芦科冬瓜属冬瓜种的变种。节瓜植株性型表现具有多种类型,其中全雌株应用于杂交种生产可简化制种过程去雄程序,保证种子纯度,且配制的一代杂种具有早熟、丰产等特点,因而备受育种者关注。ACC合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)作为乙烯生物合成过程中的关键酶,在高等植物性别表达过程中具有重要作用。目前在黄瓜、甜瓜等葫芦科作物已成功克隆ACC合酶基因,并进行了相关功能研究,但在节瓜中并无相关报道。对节瓜ACC合成酶基因进行同源克隆和表达研究,为节瓜性别分化分子机理与遗传决定机制研究提供参考。以节瓜全雌性纯合自交系A36和普通雌雄同株自交系SX为试验材料,根据ACC合成酶基因在葫芦科中的高度保守性,利用已发表的甜瓜CMe-ACS3合成酶基因(D86241)设计特异性引物,在节瓜中同源克隆Cq ACS基因;获得目的片段测序后,利用MEGA5对序列进行同源比对和进化树构建;并从幼苗二叶期起,每隔3 d用赤霉素(GA3)喷洒全雌自交系A36的叶面,以蒸馏水喷洒为对照,共喷3次,在每次处理后的4、28、48h取茎尖,提取RNA,利用荧光定量PCR(qRT-PCR)对Cq ACS进行表达分析,并统计20节间内激素处理前后的雌花率。结果表明,节瓜ACS基因片段在A36中的长度是1 318 bp,SX中长度为1 637 bp。经对比分析,在SX中多出来了91、97、117bp的3个碱基片段,除此之外,它们只有两个碱基的差别。同源序列比对发现,A36中的CqACS与西瓜中的Cit-ACS1同源性最高,为95.31%,与黄瓜中的Cs-ACS1同源性为91.13%;SX中的CqACS与西瓜中Cit-ACS1同源性为78.04%,与黄瓜中的Cs-ACS1同源性为76.06%。qRT-PCR分析发现,CqACS在GA3处理后的表达量与用水处理后的对照相比,显著下调,且在第3次处理后的4 h下调最大。另外,GA3处理后,20节位内,A36的平均雌花率为45%,而对照为90%,表明CqACS可能在节瓜花性别分化中起重要作用。更多还原