菜薹DELLA家族基因的鉴定及功能的初步研究

【作者】 关红玲； 郝彦伟； 陈日远；

【机构】 华南农业大学园艺学院；

【摘要】 近年研究发现低温对菜薹生长发育存在一定程度诱导作用,GA对菜薹的抽薹开花亦有促进作用。但有关温度和GA在菜薹抽薹开花调控方面的具体分子机制鲜有研究。DELLA蛋白是GA信号转导通路中重要的负调控因子,在GA的调控途径中起着重要的作用。基于本实验室已有转录组数据库,通过基因克隆、生物信息学分析、石蜡切片、荧光定量PCR及酵母双杂方法研究菜薹DELLAs在菜薹中的表达特性及对GA和温度的响应特性。主要结果如下:利用一步克隆的方法在菜薹中克隆得到6个基因BcRGA1、BcRGA2、BcRGA2-like、BcRGL1、BcRGL2和BcRGL3,系统进化树分析结果表明DELLAs基因与白菜的同源性最高,与葡萄的亲缘关系最远。6个基因编码蛋白均具有典型的DELLA结构域和GRAS结构域,表明菜薹DELLAs均属于DELLA家族基因。将BcRGA1、BcRGA2-like、BcRGL1、BcRGL2和Bc RGL3基因连接到含绿色荧光蛋白的表达载体中构建融合表达载体,并在洋葱表皮中进行瞬时表达,结果表明BcRGA1、BcRGA2-like、Bc RGL1、BcRGL2和BcRGL3基因都定位在细胞膜、细胞质和细胞核上;BcRGA2定位在细胞膜和细胞核。利用荧光定量的方法检测菜薹中6个DELLAs在不同时期不同部位的表达,结果表明BcRGA1、BcRGA2、BcRGA2-like、BcRGL1、BcRGL2和BcRGL3在菜薹根、茎尖、叶片和花中均有表达。并且这几个基因在子叶期、三叶期、六叶期以及开花期表达模式相似,都是在茎和叶中的表达量最高。通过石蜡切片观察了菜薹两个品种的茎尖结构。在两叶一心时,无论是叶片还是茎尖只有BcRGL1的表达量在两个品种之间差异显著。在四叶一心时,所有基因的表达量均有差异。由此推测,Bc RGL1可能在花芽分化中起重要的作用。研究了外源GA、温度对菜薹抽薹开花的影响。三叶一心喷施GA显著提前了菜薹抽薹开花。无论是两叶一心还是三叶一心烯效唑处理,都显著抑制了菜薹抽薹开花。两叶一心时GA处理会使DELLAs基因表达上调,三叶一心时GA处理则表达下调。15℃处理6h,在菜薹茎尖和叶片中下调最为明显,但叶片中BcRGL2并没有下调。采用了酵母双杂技术验证了菜薹DELLA蛋白与GA受体GID1之间的互作关系。结果显示,只有GA存在时,6个DELLA蛋白才与GA受体BcGID1b互作。综上所述,三叶一心喷施GA提高了菜薹株高、降低茎粗,现蕾和开花率明显提高;用荧光定量检测DELLAs的表达量发现,除了BcRGL2,其它5个基因的表达量都显著下调;利用酵母双杂检测发现DELLA蛋白能与BcGID1b互作。因此推测,当GA存在时DELLA蛋白与GA受体BcGID1b结合,使DELLA蛋白泛素化,从而被26S蛋白酶体降解,使菜薹提前抽薹开花。更多还原