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植物abcg转运蛋白功能的研究进展

科学通报 2024年第14期69卷 1866-1880页

作者：孙洁婷敬雪皎赵丹妮潘烨鑫罗启哲向垒莫测辉侯学文华南农业大学生命科学学院光合作用与植物逆境生物学研究中心广州510642 华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642 暨南大学生命科学技术学院广东省环境污染控制与修复材料工程中心广州510632

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以abcg亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是... 详细信息

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以abcg亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是一类介导多种不同类型物质的跨膜转运以完成相应功能的转运蛋白.植物比其他真核生物拥有数量更多的abcg转运蛋白,表明植物中abcg转运蛋白具有多样且重要的功能. abcg转运蛋白不仅参与植物正常生长发育过程中许多物质的转运,执行诸多重要的生理功能,还广泛参与植物对干旱、重金属、温度、渗透和抗生素等非生物胁迫,以及病原菌、害虫和植物化感作用造成的生物胁迫响应过程中的信号与物质转运,说明abcg既与植物的正常生长发育相关,也在植物抵抗逆境胁迫中发挥重要作用.本文对植物abcg转运蛋白的结构、分类、生理功能及在抗生物与非生物逆境胁迫的功能进行系统总结,为深入了解植物abcg转运蛋白多样化功能、研究趋势和利用植物分子育种技术对abcg基因进行表达调控以获得具有优良特性的植物新种质提供重要借鉴和参考.

关键词： abcg转运蛋白生理代谢生物胁迫非生物胁迫抗逆作用

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植物abcg转运蛋白研究进展

草业学报 2015年第7期24卷 180-188页

作者：张婧陈梦词马清未丽王锁民兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020

abcg转运蛋白是ABC蛋白家族最庞大的亚族,广泛存在于植物体内。abcg亚族主要由半分子转运蛋白WBC(white-brown complex)和全分子转运蛋白PDR(pleiotropic drug resistance)组成,其底物类型广泛,包括抗生素、植物激素、木质素单体、脂质... 详细信息

abcg转运蛋白是ABC蛋白家族最庞大的亚族,广泛存在于植物体内。abcg亚族主要由半分子转运蛋白WBC(white-brown complex)和全分子转运蛋白PDR(pleiotropic drug resistance)组成,其底物类型广泛,包括抗生素、植物激素、木质素单体、脂质及次生代谢产物等,涉及植物生命周期中的多种代谢活动。本文综述了植物abcg转运蛋白的分子特性、结构及功能方面的研究进展,并对今后有关该蛋白的主要研究方向做了展望。

关键词： abcg转运蛋白基因结构功能

三疣梭子蟹abcg转运蛋白对氟苯尼考代谢作用的研究

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三疣梭子蟹ABCG转运蛋白对氟苯尼考代谢作用的研究

作者：于旋大连海洋大学

学位级别：硕士

abcg(ATP-binding cassette transporter G)转运蛋白是ABC家族转运子的一个成员,是一类跨膜转运蛋白,通过水解ATP的能量对胞质中的外源化合物、代谢产物、离子、糖、氨基酸、脂类等物质进行跨膜转运。本文以我国渔用抗生素的使用情况为... 详细信息

abcg(ATP-binding cassette transporter G)转运蛋白是ABC家族转运子的一个成员,是一类跨膜转运蛋白,通过水解ATP的能量对胞质中的外源化合物、代谢产物、离子、糖、氨基酸、脂类等物质进行跨膜转运。本文以我国渔用抗生素的使用情况为依据,以甲壳类重要养殖品种三疣梭子蟹为研究对象,以养殖过程中常用抗生素——氟苯尼考(FLR)为代表,采用abcg蛋白特异性抑制剂——烟曲霉毒素C(FTC)对比研究了氟苯尼考在三疣梭子蟹重要组织中的分布及消除情况;首次克隆了三疣梭子蟹abcg蛋白基因,并测定了氟苯尼考的解毒代谢相关酶及相关基因的表达,并且初步研究了FLR对三疣梭子蟹免疫和抗氧化系统的影响。得到如下结果:***蛋白对氟苯尼考转运活力的测定为检测三疣梭子蟹abcg转运蛋白对氟苯尼考转运活力的大小,本实验通过注射abcg转运蛋白特异性抑制剂——FTC,比较有无抑制剂对三疣梭子蟹组织中氟苯尼考累积及消除的变化。结果表明,在40 mg/kg氟苯尼考剂量下,药物在体内的累积阶段,注射抑制剂FTC组的氟苯尼考在肝胰腺、肌肉、鳃和血淋巴中的累积量均高于无抑制剂组,达峰时间晚。药物消除阶段,抑制剂组消除速度比无抑制剂组缓慢一些,在血淋巴、肝胰腺、肌肉和鳃中的药物消除半衰期(t1/2)分别是0.85、1.25、1.91、1.35 h,而无抑制剂组对应的消除半衰期为0.80、1.00、1.72、1.73 h,由此表明三疣梭子蟹abcg转运蛋白促进了氟苯尼考的转运代谢。从各组织abcg转运蛋白的活力来看,血淋巴、肝胰腺、肌肉和鳃组织分别在3、3、3、6 h达到最大值,然后逐渐降低。转运活力的大小与各组织中氟苯尼考的累积量相对应,进一步证明了三疣梭子蟹abcg转运蛋白对氟苯尼考的转运作用。2.氟苯尼考对三疣梭子蟹不同组织中ptabcg基因表达量的影响为深入研究abcg转运蛋白在氟苯尼考代谢过程中的作用,采用RACE技术克隆获得三疣梭子蟹abcg的全长cDNA序列,命名为ptabcg(GenBank登录号:KY242401)。该基因全长2473 bp,包括1747 bp的开放阅读框(ORF),25 bp的5’非编码区(5’UTR)和701bp的3’非编码区(3’UTR)。结构功能域分析显示,该蛋白具有半转运子abcg转运蛋白的基本结构特征,含有1个疏水性的跨膜区(transmembrane domain,TMD)和1个核苷酸结合区(nucleotide binding domain,NBD);存在由内向外和由外向内的2种跨膜螺旋,因此可判断获得的cDNA序列是三疣梭子蟹abcg转运蛋白基因序列。采用RT-PCR法,从mRNA水平分析氟苯尼考对三疣梭子蟹肝胰腺、肌肉、鳃中ptabcg表达的影响。结果显示,40mg/kg剂量下,3 h前FTC+FLR组各组织中ptabcg的相对表达水平受到抑制,显著低于FLR组(Pabcg转运蛋白在氟苯尼考的转运代谢中发挥着一定的作用。3.氟苯尼考对三疣梭子蟹解毒代谢途径的影响研究为研究氟苯尼考在三疣梭子蟹体内的解毒代谢途径,测定了I相解毒代谢酶(APND)、II相解毒代谢酶(GST)的活性及对应基因CYP2、GST和Ⅲ相代谢abcg基因的相对表达。结果表明,氟苯尼考对三疣梭子蟹各相酶活力及基因表达的影响显著(P中剂量组>低剂量组。对血细胞中GST mRNA表达的影响与药物浓度有关,低、中剂量组诱导GST mRNA表达,而高剂量组的表达活受到抑制,于6 h时显著低于对照组(Pabcg mRNA的表达均具有诱导作用,呈现先升高后降低的趋势,并有一定的时间剂量效应。由此推断,abcg蛋白的转运作用随着药物及代谢产物在体内的累积而增强,并且及时将其排出体外,以防对生物体造成损伤。4.氟苯尼考对三疣梭子蟹生理健康指标的影响为研究氟苯尼考对三疣梭子蟹生理健康的影响,对免疫效应和抗氧化防御两个方面的主要指标进行检测,结果表明:与对照组相比,氟苯尼考对三疣梭子蟹免疫系统中的抗菌和酚氧化酶活力具有显著的抑制作用(P0.05)。氟苯尼考对三疣梭子蟹肝胰

关键词：氟苯尼考三疣梭子蟹 abcg转运蛋白基因克隆解毒代谢

木豆abcg转运蛋白抵御非生物胁迫的作用机制研究

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木豆ABCG转运蛋白抵御非生物胁迫的作用机制研究

作者：李航航北京林业大学

学位级别：硕士

森林资源可持续经营是实现林业可持续发展的基本途径和准则,同时也是森林资源经营与管理的最终目的。提高森林抗性品种资源的开发与研究,是实现林业可持续发展的重要方向和突破点,同时也是实现森林资源经营与管理的重要举措。木豆是世... 详细信息

森林资源可持续经营是实现林业可持续发展的基本途径和准则,同时也是森林资源经营与管理的最终目的。提高森林抗性品种资源的开发与研究,是实现林业可持续发展的重要方向和突破点,同时也是实现森林资源经营与管理的重要举措。木豆是世界上唯一的木本可食用豆类作物,是中国南方地区重要的粮食作物之一,也是当前森林资源可持续发展尤为重要的植物资源。然而木豆生长长期暴露在炎热干旱的环境下,同时遭受酸性及重金属土壤环境的侵蚀,不仅严重影响了木豆的产量和品质,还影响了木豆在保持水土等方面的生态价值。abcg转运蛋白(ABC转运蛋白G组蛋白,ATP-binding cassette transporters subfamily G)是植物体内广泛存在的一类蛋白家族,在植物外排重金属离子,抵御干旱胁迫等的生理过程中具有重要作用。因此,本文对木豆中的abcg转运蛋白进行了科学的鉴定,初步挖掘和探讨abcg转运蛋白在木豆抵御非生物胁迫中的重要作用,以推动木豆抗性品种的研究和培育,促进森林资源的可持续发展。本文主要结论如下:1、木豆abcg转运蛋白的鉴定和结构分析。本文在木豆全基因组中共鉴定到51个abcg转运蛋白;染色体定位分析显示,木豆abcg基因位于除7号染色体外的其他染色体上,并存在串联重复现象;系统发育分析显示abcg转运蛋白进化高度保守,但又分为PDR转运蛋白(Pleiotropic drug resistance)和WBC转运蛋白(White brown complex)两个亚组。蛋白质基本理化性质和结构功能分析显示,木豆abcg转运蛋白结构域高度保守,但是两个亚组在结构上存在明显差异,WBC转运蛋白存在一个跨膜结构域和一个核苷酸结合结构域,而PDR转运蛋白存在两个跨膜结构域和两个核苷酸结合结构域。2、木豆abcg转运蛋白基因的表达分析。本文分析了木豆abcg基因的基因结构和上游调控元件,发现存在较多的外显子结构和上游逆境响应调控元件,这将显著影响abcg基因在响应外界环境变化的表达情况。木豆abcg基因主要在根和叶中高表达,这进一步说明对于abcg转运蛋白在根和叶片对木豆抗逆发挥作用。在模拟的非生物胁迫中,abcg转运蛋白基因具有明显的表达差异:Cc abcg28响应低温胁迫,Cc abcg19响应干旱和铝胁迫,Cc abcg7则在高温胁迫下显著上调。综上所述,本文鉴定了木豆中的abcg转运蛋白,初步分析了abcg转运蛋白的基本理化性质和结构功能,并进一步分析了木豆abcg基因在模拟的非生物胁迫下的表达情况。这些研究成果证实了木豆abcg转运蛋白在抵御非生物胁迫的重要意义,拓宽了木豆在抗逆分子机制中的相关基因的研究,为培育优良木豆品种奠定了基础,为推动森林资源可持续发展提供了新选择。

关键词：森林植物资源品种选育木豆 abcg转运蛋白非生物胁迫

大豆Gmabcg40基因的功能预测及表达分析

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大豆科学 2017年第4期36卷 502-507页

作者：李悦张宇航李冬梅王涛陈薇王珣李永光李文滨东北农业大学农学院/大豆生物学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030 黑龙江省农业科学院生物技术研究所黑龙江哈尔滨150030

通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥At abcg40在大豆中的同源基因,获得了Gm abcg40基因序列。通过对Gm abcg40基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,结果表明:Gm abcg40基因CDS序列全长4 284 bp,编码1 427个氨基酸。Gm ... 详细信息

通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥At abcg40在大豆中的同源基因,获得了Gm abcg40基因序列。通过对Gm abcg40基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,结果表明:Gm abcg40基因CDS序列全长4 284 bp,编码1 427个氨基酸。Gm abcg40编码的蛋白为疏水性蛋白,具有多个N-糖基化位点、激酶磷酸化位点、N-豆蔻酰化位点、2个ATP/GTP结合位点基序A和1个速激肽家族信号。结构域分析表明Gm abcg40含有2个核苷酸结合域与2个跨膜结构域,形成NBD1-TMD1-NBD2-TMD2结构,属于abcg亚家族的成员。Gm abcg40预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、胚乳表达和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析表明Gm abcg40与菜豆、红豆、木豆、百脉根等豆科植物亲缘关系较近。组织特异性表达分析结果显示Gm Dabcg40在叶片中表达量最低,在根中表达量最高,推测其可能参与根中ABA的转运过程。

关键词：大豆 abcg转运蛋白表达分析功能生物信息学

ABC家族成员Osabcg3参与调控水稻花粉壁的形成

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ABC家族成员OsABCG3参与调控水稻花粉壁的形成

作者：罗涛四川农业大学

学位级别：硕士

水稻杂种优势利用是提升水稻产量的有效途径,而水稻雄性不育则是杂交水稻推广和应用的基础,因此,对于水稻雄性不育的研究显得十分重要。近年来的研究表明,花粉育性与花粉壁的发育密切相关,正常发育的花粉壁能够有效的保护雄性配子体,并... 详细信息

水稻杂种优势利用是提升水稻产量的有效途径,而水稻雄性不育则是杂交水稻推广和应用的基础,因此,对于水稻雄性不育的研究显得十分重要。近年来的研究表明,花粉育性与花粉壁的发育密切相关,正常发育的花粉壁能够有效的保护雄性配子体,并有助于花粉萌发。然而,目前对水稻花粉壁发育机制的研究相对拟南芥仍然滞后,为深入了解水稻花粉壁发育机制,本研究通过对籼稻9311的EMS诱变库进行筛选,发现了一个新的雄性不育突变体,成功克隆了该雄性育性控制基因,并验证功能。主要研究结果如下:1.突变体表型鉴定。通过对籼稻9311的EMS诱变库进行筛选,获得一个新的雄性不育突变体,该突变体表现出正常的营养生长及花器官形态,但花粉粒显著减少、干瘪萎缩、碘染不着色。因此,我们将该突变体命名为lsp1(Less and shrunken pollen1)。半薄切片结果显示lsp1在花药发育第11期时绒毡层异常肿胀;在第12期形成无内含物的花粉。电镜观察发现其花粉外壁的柱状体发育异常,花粉内壁缺失。2.基因定位克隆。利用基因组重测序结合MutMap技术分析发现一个特定SNP连锁位点(G>A),位于基因LOCs01g61940唯一的外显子上,导致编码的蛋白第587个氨基酸改变(Ser>Asn)。结合lsp1的F代群体共分离验证,初步确定候选基因为LOCs01g61940。3.候选基因验证。我们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对LOCs01g61940进行编辑,得到的5个纯合缺失突变体(KO)植株(日本晴Nipp背景),表型与lsp1基本一致。结合KO植株F代群体共分离验证,确定LOCs01g61940就是控制该雄性不育性状的基因LSP1。4.蛋白结构分析。LOCs01g61940编码一个abcg家族转运蛋白Osabcg3,在单双子叶植物之间是高度保守的,这表明Osabcg3的生物学功能可能与其在拟南芥中的同源基因Atabcg1、Atabcg16相似。3D蛋白建模分析结果显示,在lsp1突变体中,LSP1/Osabcg3基因的突变导致其编码蛋白结构中的一个β折叠和两个α螺旋发生改变。5.组织表达模式。qPCR和GUS实验结果显示,LSP1/Osabcg3在第9期花药的体细胞层和小孢子中表达量最高,其次是在第11期的小孢子中特异表达。这表明LSP1/Osabcg3参与到花药及花粉发育过程。6.亚细胞定位。通过水稻原生质体瞬时表达实验,发现LSP1/Osabcg3蛋白定位于细胞质膜上,表明其可能在细胞质膜上行使功能。综上所述,我们克隆了一个新的雄性不育控制基因LSP1,其编码一个abcg家族转运蛋白Osabcg3,在水稻花粉壁发育过程中发挥重要作用。

关键词：水稻雄性不育花粉壁 abcg转运蛋白 Osabcg3

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玫瑰苯丙素类物质转运相关候选基因筛选

玫瑰苯丙素类物质转运相关候选基因筛选

作者：潘奇华中农业大学

学位级别：硕士

‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa‘Zizhi’)是一种重要的观赏性和经济性的园艺植物,其抗性优良、多季开花和芳香馥郁的特性使其在园林美化中有着独树一帜的地位。玫瑰花富含大量的芳香性物质和微量元素,有极好的美容养颜排毒功能,玫瑰精油更... 详细信息

‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa‘Zizhi’)是一种重要的观赏性和经济性的园艺植物,其抗性优良、多季开花和芳香馥郁的特性使其在园林美化中有着独树一帜的地位。玫瑰花富含大量的芳香性物质和微量元素,有极好的美容养颜排毒功能,玫瑰精油更是有着“液体黄金”之称。苯丙素类物质是玫瑰花色花香的主要成分之一,通过苯丙氨酸代谢途径合成。ABC转运蛋白是自然界普遍存在的跨膜蛋白,参与到苯丙素类物质的跨膜转运之中。研究玫瑰苯丙素类物质转运机理对玫瑰色香品质改良具有积极的意义。本研究以玫瑰为主要研究材料,利用转录组分析、基因共表达网络构建等方法,初步筛选出与苯丙素类物质转运相关的abcg候选基因。主要研究如下:1.本文首先通过对‘紫枝’玫瑰花瓣不同时期的转录组分析和基因共表达网络构建,筛选出与盛花期(Flower stage 4,S4)相关性高的模块内的基因共计794个。对这794个基因进行KEGG富集分析发现82个基因富集在苯丙氨酸通路,参与到玫瑰的苯丙素类物质合成。其次,使用基于隐马尔可夫模型的HMMER和基于序列相似性的blast,筛选‘紫枝’玫瑰中的ABC转运蛋白,再通过与已报导的Ph abcg1蛋白和近缘物种中ABC转运蛋白构建的进化树,筛选出Rr ZZ＿11690、Rr ZZ＿40646和Rr ZZ＿42661三个候选基因。然后,利用Port Param、SOPMA和Swiss Model分析这三个候选基因的蛋白结构,发现Rr ZZ＿11690和Rr ZZ＿40646的蛋白结构较为相似,而Rr ZZ＿42661的蛋白结构与其它两个相差较大。随后,使用TMHMM软件确定候选abcg转运蛋白的跨膜结构区域,初步推测这三个蛋白可能是跨膜转运蛋白。利用荧光定量PCR分析这三个候选基因在玫瑰不同花发育时期的表达情况,结果发现Rr ZZ＿11690和Rr ZZ＿40646基因在S4时期表达量最高,而Rr ZZ＿42661在这个时期几乎不表达。对这三个候选转运蛋白的跨膜结构区域进行亚细胞定位分析,结果发现它们均定位在细胞膜。因此,我们初步筛选出与苯丙素类物质转运相关的abcg候选基因Rr ZZ＿11690和Rr ZZ＿40646。***转录因子是我们课题组前期人工合成的可以调控苯丙素类物质大量积累的MYB转录因子。我们通过对PM转基因玫瑰(Rosa rugosa‘Zizhi’)、草莓(Fragaria vesca)和番茄(Solanum lycopersicum)进行转录组分析,在玫瑰中筛选出5418个差异表达基因,在草莓中筛选出2789个差异表达基因,在番茄中筛选出822个差异表达基因。对这些差异基因进行GO富集发现转基因草莓和番茄在分子功能和生物过程的类别中差异较大,而转基因玫瑰在三个类别的差异都很大。KEGG富集分析,发现三个转基因物种中的差异表达基因都有在苯丙烷类生物合成通路富集。这些结果也说明了PM转录因子的确和苯丙素类合成调控相关。对PM转基因材料中的ABC转运蛋白进行差异表达分析,共发现玫瑰中50个,草莓中17个,番茄中2个ABC转运蛋白发生显著性的改变。其中在转基因玫瑰中Rr ZZ＿11690和Rr ZZ＿40646显著性下调表达。综合上述实验结果,我们获得了玫瑰花瓣不同时期的转录组数据,并对其进行相关分析富集出玫瑰盛花时期在苯丙氨酸代谢通路富集,通过对序列分析和初步实验验证筛选出Rr ZZ＿11690、Rr ZZ＿40646和Rr ZZ＿42661三个候选基因。通过转PM植株转录组分析推测PM调控机理和其对ABC转运蛋白的调控。为玫瑰花色花香研究提供了新思路和基因资源。

关键词： ‘紫枝’玫瑰苯丙素 abcg转运蛋白 WGCNA 亚细胞定位

玉米自交系N125雄性不育基因MS57的图位克隆和功能分析

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玉米自交系N125雄性不育基因MS57的图位克隆和功能分析

作者：魏梦丽南京农业大学

学位级别：硕士

玉米是杂种优势利用最有成效的作物之一,利用杂种优势可以改善玉米品种的农艺性状和产量。当前在生产上大面积推广的品种都是杂交种。尽管玉米杂交种可以通过人工去雄方式进行制种,但使用雄性不育系做母本进行制种可以显著降低制种成本... 详细信息

玉米是杂种优势利用最有成效的作物之一,利用杂种优势可以改善玉米品种的农艺性状和产量。当前在生产上大面积推广的品种都是杂交种。尽管玉米杂交种可以通过人工去雄方式进行制种,但使用雄性不育系做母本进行制种可以显著降低制种成本、提高种子质量,因此,开发新的玉米雄性不育材料、克隆新的雄性不育基因对于未来玉米杂交种的选育和制种具有重大的现实意义。本实验室于2016年在海南的玉米材料N125中发现了一个新的雄性不育突变体,遗传分析表明该突变体的不育性状受一个新的雄性不育遗传位点控制,定名ms57。本研究进行了ms57突变体的表型分析、花药的细胞学观察、不育基因定位及候选基因的功能验证等工作,得到的主要结果如下:***57突变体表现出典型的雄性不育表型,雄穗虽能正常抽出,但雄穗的发育明显受阻,突变体雄穗中的叶绿素含量显著降低对照,突变体花药皱缩、空瘪,无花粉粒产生,突变体的穗位高显著高于野生型,其他的性状突变体与野生型基本无明显差异。突变体ms57与B73杂交/回交的F或BC群体呈现育性分离,可育株:不育株=521:191或174:151,即可育:不育的分离比例符合隐性单基因F代3:1或BC代1:1的分离比例,符合孟德尔遗传规律,这说明ms57突变体的育性受一对隐性基因的控制。2.石蜡切片显微观察结果显示,在7-14阶段花药发育过程中,野生型和突变体花药外壁（表皮层、药室内壁、中间层）的分化和降解没有明显差异。在7-11时期,野生型和突变体的绒毡层细胞质逐渐浓缩并退化,到13时期,两者的绒毡层都彻底消失,野生型和突变体之间没有明显差异。但小孢子发育过程,突变体和野生型之间有明显的差异。ms57突变体小孢子是从8b时期开始异常发育,在这一时期突变体小孢子不能从二分体经减数分裂形成完整均等分裂的四分体。在第9时期,突变体则无法从不规则的四分体形成小孢子细胞,最终导致花药无法产生花粉粒,导致雄性不育。3.采用F群体不育株和可育株的混池测序（BSR-Seq）把ms57基因初步定位到了5号染色体的一个21.3 Mb的区间内（Chr.5,19.58-40.90 Mb,B73＿Ref Gen＿V4）,在该区域内含有491个已注释基因。在初定位区间21.3 Mb的范围内开发139对分子标记的PCR引物,经过N125×B73的亲本和F群体检验,其中26对In Del标记的引物可用。通过初定位区间首尾两端的分子标记筛选到了ms57与分子标记之间存在染色体交换的重组单株105株。选出了33个重组单株进行了26个标记引物的PCR扩增。通过这26个In Del标记的多态性,我们将ms57基因定位区间缩小至一个2.26 Mb的区间（Chr.5,25.52-27.78 Mb）,该区间内含有38个已注释基因。4.采用玉米基因组网络（*** ***）提供的基因功能注释,对定位区间38个基因的功能注释进行了分析,确定了3个育性相关基因和4个花发育相关基因作为MS57的候选基因。7个候选基因的测序结果显示只有ZM60基因的野生型和突变体的序列间存在较大的DNA变异。突变体的ZM60基因的第九个外显子上有一个614bp的转座子插入,其余6个基因中只有一个基因在野生型和突变体间有一个SNP,但是这6个基因编码的蛋白质的氨基酸序列野生型和突变体之间无任何差异。据此我们认为ZM60基因是MS57的唯一候选基因,转座子插入引起其编码蛋白ZM60的功能丧失,并导致雄性不育。***60编码一个ABC类G亚家族转运蛋白（A member of G sub family of ABC transporters）,该类蛋白质参与花药发育过程中的脂质小分子转运,对于花药的蜡质、角质的形成和积累起重要作用。同源基因分析表明,ZM60与拟南芥中的abcg亚家族基因的同源性最高的基因是At abcg11,而拟南芥abcg11突变体表现雄性不育和生长发育受抑制。在拟南芥abcg11突变体（CS469843）中过量表达ZM60能强力恢复突变体花序的育性和植株的生长势,说明ZM60具有At abcg11的功能。6.以MS57候选基因ZM60的氨基酸序列为检索标签,在玉米基因组中找到另外两个与ZM60高度相似的同源基因,称之为MS57L1和MS57L2。q PCR检测结果表明,MS57在幼雄穗（长度转运功能,这三个基因只有MS57在雄穗中高表达,而MS57L1、MS57L2雄穗中低表达,MS57L2在叶片种高

关键词：玉米 ms57 细胞核雄性不育基因定位和克隆 abcg转运蛋白

芍药远缘杂交不亲和Plabcg15基因的克隆及表达分析

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河南农业大学学报 2021年第6期55卷 1074-1080,1096页

作者：贺丹曹健康何松林张明星华超张佼蕊刘艺平河南农业大学风景园林与艺术学院河南郑州450002 河南科技学院园艺园林学院河南新乡453003 河南省优质花卉蔬菜种苗工程研究中心河南郑州450002

为研究芍药abcg家族基因在芍药远缘杂交不亲和中的作用,以芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交24 h柱头为材料,利用PCR扩增技术克隆得到一个芍药Plabcg15基因。该基因CDS区域全长1098 bp,共编码366个氨基酸;蛋白共有6个跨膜区域,以不规... 详细信息

为研究芍药abcg家族基因在芍药远缘杂交不亲和中的作用,以芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交24 h柱头为材料,利用PCR扩增技术克隆得到一个芍药Plabcg15基因。该基因CDS区域全长1098 bp,共编码366个氨基酸;蛋白共有6个跨膜区域,以不规则卷曲为主。qRT-PCR分析显示,Plabcg15在茎中的表达水平最高;在自、杂交不同时期的柱头中,Plabcg15基因的相对表达水平总体呈上升趋势,且自交高于杂交(除第4、11、12天外)。自、杂交不同时期柱头的ABA含量总体呈下降趋势,且基因相对表达量与ABA含量呈负相关关系(自交Pearson相关系数为-0.155,杂交Pearson相关系数为-0.474(Pabcg15定位在质膜上,进一步验证了该基因可能具有转运功能。

关键词：芍药杂交不亲和 abcg转运蛋白基因克隆亚细胞定位