青花椒雄蕊调控基因ZaPI的克隆、鉴定与表达模式分析

作     者：张秋月 马乐洵 郑皓 吴涵 王凯 龚伟 王景燕 惠文凯 

作者机构：四川农业大学林学院四川省长江上游林业生态工程重点实验室 

出 版 物：《四川农业大学学报》 (Journal of Sichuan Agricultural University)

年 卷 期：2023年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：2023年大学生创新训练计划项目（S202310626074） 国家重点研发计划项目（2020YFD1000700 2018YFD1000605） 国家自然科学基金项目(32301614) 四川省“十四五”林木育种攻关项目（2021YFYZ0032） 

主　　题：性别分化 MADS基因家族 B类基因 青花椒 生物信息学分析 

摘      要：【目的】探究青花椒雄蕊分化关键B类基因及其核酸和蛋白序列特性，并分析其在雌雄花分化过程的表达模式，为青花椒花芽性别分化的遗传调控机制提供候选基因和数据支撑。【方法】基于青花椒转录组和基因组数据库，提取雌雄花分化过程中差异表达的所有B类MADS-box家族基因，并分析获取关键成员；克隆关键成员基因编码序列，全面剖析核酸和蛋白序列特性；并解析其在11种不同组织器官以及雌雄花分化过程的表达模式。【结果】青花椒雌雄花分化过程的差异基因中共有11个B类MADS-box家族基因，其中Zardc17043（ZaPI）的表达量最高，且在雄花中极显著特异表达。该ZaPI编码序列全长624bp，共编码207个氨基酸，含有77个氨基酸组成的MADS-box结构域和84个氨基酸组成的K-box结构域，蛋白相对分子量为24.29kD，是位于11号染色体包含4个外显子和3个内含子且定位于细胞核的亲水性蛋白；系统进化分析显示，青花椒ZaPI与同为芸香科(Rutaceae)的克莱门柚(Citrus clementina)和甜橙(Citrus sinensis)亲缘关系最近。此外，青花椒ZaPI基因编码序列共预测到54个转录因子结合位点，主要涉及植物生殖生长和抗逆过程等多种调控途径。顺式作用元件分析发现，ZaPI启动子区富含光信号、植物激素、逆境胁迫等相关的顺式作用元件。同时，该基因在根茎叶刺等营养器官中几乎不表达，雌花分化过程的表达量也相对较低，但在雄花分化过程中呈极显著上调趋势。【结论】本研究所获得的ZaPI基因与雄蕊的分化显著相关，可能与植物激素等多种信号分子互作参与了青花椒的雄蕊形成过程。本研究所获结果，对于进一步探究青花椒雄蕊形成的分子机制，培育高产青花椒种质资源提供了丰富的理论支撑。