茄子雄性不育花药蛋白质组差异研究及相关基因的克隆与表达分析

摘要

茄子（Solanum melongena L.）是人们日常生活中不可或缺的蔬菜之一，具有很强的杂种优势。利用杂种优势可以提高茄子产量、增强抗逆性、改良品质。雄性不育系作为母本生产杂种一代是利用茄子杂种优势的一种重要途径，其中花药不开裂是功能性雄性不育的表现形式之一。明确茄子雄性不育的发生机理，对利用杂种优势育种和创造茄子种质资源具有重要的理论意义与实践应用价值。
　　本研究以茄子雄性不育系F16-5-6和可育系142为试验材料，采用双向电泳技术和质谱鉴定技术对这两个品种同一时期的花药进行了差异蛋白质组学研究分析。获得了可能与花药发育及茄子雄性不育相关的差异表达蛋白，并对其中一个差异表达蛋白COI1的编码基因及其途径中的两个基因JAZ1、MYC2进行了同源克隆、生物信息学及荧光定量PCR表达分析，从蛋白质水平和基因水平上探寻了茄子花药不开裂的可能原因，从而为今后进一步探索茄子功能性雄性不育机理的研究奠定了一定的基础。主要研究结果如下：
　　1、采用蛋白双向凝胶电泳对茄子花药蛋白质进行分离，从分离的43个蛋白点中选取4个极显著差异蛋白点进行MALDI-TOF/TOF-MS/MS质谱鉴定分析，4个极显著差异蛋白点均被成功鉴定。通过对这些差异蛋白点进行数据库检索，这四种蛋白分别是：GTP酶开关蛋白、铁超氧化物歧化酶、COI1蛋白和丙酮酸激酶，且均为下调蛋白。
　　2、茄子花药发育及花药开裂相关差异表达蛋白基因的克隆、生物信息学及表达分析。
　　①以茄子花药cDNA为模板，同源克隆到茄子花药COI1基因完整的ORF框。其ORF长1812bp，编码603个氨基酸。通过预测分析表明该蛋白在N-端有一个F-box结构域，在C-端有5个富含亮氨酸的结构域（leucine-rich repeats），表明该蛋白属于植物COI1蛋白家族。克隆了茄子花药茉莉酸（jasmine acid，JA）信号转导途径中两个关键基因JAZ1和MYC2完整的ORF框。其中JAZ1的ORF长759bp，编码252个氨基酸，该蛋白含有TIFY（ZIM）和CCT2（Jas）两个保守的功能结构域；MYC2的ORF长2076bp，编码691个氨基酸，该蛋白含有一个bHLH保守结构域。与多种植物同源基因的进化关系分析表明，克隆的茄子茉莉酸信号转导途径三个关键基因分别与不同植物的同源基因表现出较高的相似性。
　　②采用荧光定量PCR的方法检测茄子中茉莉酸信号转导途径相关基因COI1、JAZ1、MYC2在可育系和不育系不同时期花药中的表达量。研究结果表明，可育材料142中的COI1的表达量随开花时间逐步下降，JAZ1的表达量保持较低水平表达，MYC2的表达量则先上升后下降：茉莉酸信号在开花前通过COI1基因作为受体进行传递，JA信号随后增强，从COI1的下降和MYC2的协调增长可以看出来，在开花后COI1的表达量较开花前保持在低水平状态，推测在开花前JA信号已经向下游传导完成。与之相反，不育材料F16-5-6的表达情况来看，COI1整体上始终保持低水平表达，并且在整体量上显著低于在可育材料142花药中的表达量，抑制因子JAZ1表达量持续增加，与此同时起始高度表达的MYC2与之协同降低，可能导致了JA信号传递受阻。综上，可推测茉莉酸信号转导途径相关基因COI1、JAZ1、MYC2可能与茄子花药开裂有关，说明这几个基因可能在茄子雄性不育性状形成中起到一定的作用。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 文献综述

1.1 植物花药开裂研究进展

1.2 蛋白质组研究概述

1.3茉莉酸信号转导途径相关基因的研究进展

第二章 引言

第三章 基于双向电泳的茄子花药开裂相关蛋白的鉴定

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3讨论

第四章 茄子JA信号转导途径相关基因的克隆与分析

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

第五章 茄子JA信号转导途径相关基因的表达分析

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

第六章 结论

参考文献

附录

致谢

在学期间发表论文

在学期间参加的科研项目