银杏雌雄花芽差异表达基因的分析和性别相关基因的鉴定

摘要

银杏(Ginkgo biloba L.)系第四季冰川之后惟一在中国保存下来的一孑遗种子植物，在学术界一向称其为“活化石”。银杏是重要的经济和观赏树种，其雌株和雄株往往具有不同的经济价值。雄株是常用的用材或绿化观赏树；而雌株因为果实有难闻气味、落果腐烂造成污染等原因，不适合作为绿化树，但生产白果则需要大量雌株。性别鉴定尤其是早期性别鉴定，对于银杏生产的科学规划和经济效益具有重要意义。
　　 本研究分别以银杏的雌、雄花的花芽为研究试材，通过抑制性差减杂交技术构建银杏雌、雄花芽差减cDNA文库，并鉴定了48个雌、雄花芽特异表达序列，通过序列比对对它们进行了功能注释。主要研究结果如下：
　　 1.分别建立了银杏雌、雄花芽差减cDNA文库，通过菌落PCR，对差减文库进行差异筛选，筛选得到差异表达序列大小在300-1200bp之间，并成功测序48条。
　　 2.应用BLAST软件将差减文库筛选到的特异基因ESTs片段序列与Genbank中序列进行同源性比对，同时运用KEGG代谢途径数据库和COG功能分类对序列进行了初步的生物信息学分析。将所得ESTs按照生物学功能分类可分为：能量产生与代谢、光合作用及叶绿体基因、转录调控、信号转导与代谢、蛋白质代谢、减数分裂、次生代谢产物生物合成和发育，共8个大类。
　　 3.通过功能分析得到，银杏雌花中有参与光合作用的叶绿体基因，而雄花未发现此基因，这与银杏雌花发育过程中呈现深绿色，而雄花呈现嫩绿色是一致的，表明雌花比雄花发育速度快。雌花基因序列中得到相对于雄花优势表达的转录调控相关基因，银杏雌花发育过程相对于雄花更为复杂。
　　 4.在银杏雄花的差异表达序列中发现异胡豆苷合成酶(Strictosidine synthase)基因，这是已被证实了的与植物性别决定相关的基因，可能参与银杏雄性性别决定或雌花发育过程，这为银杏性别决定机理研究及性别鉴定提供重要的理论基础。
　　 5.由于银杏特殊的进化学未知和参与银杏花器官发育和性别决定的基因进化上出现较晚、进化较快，在物质间表现出较大的差异，银杏雌雄花差异基因序列与NCBI中已有序列同源性较低，同时银杏雌雄花中都鉴定到一些特异表达但功能未知基因序列，这些序列代表的基因很可能包括了性别决定关键基因。