芍药PlHSP70和PlDanJ基因的克隆及表达分析

摘要

【目的】探索芍药PlHSP70与PlDanJ基因在芍药属远缘杂交不亲和中的作用。【方法】利用RNA-seq数据库分析芍药不亲和转录组中的热激蛋白家族基因,以芍药品种‘粉玉奴’柱头为试验材料,采取RACE克隆的方法得到HSP70与DanJ基因,命名为PlHSP70与PlDanJ,并对其进行生物信息学分析及表达分析。【结果】从RNA-seq数据库筛选出20个HSP家族基因,HSP70在自交24 h的表达量都显著高于杂交24 h的表达量,而DanJ在杂交36 h的表达量都显著高于杂交24 h的表达量。根据芍药与拟南芥之间的系统发育关系,可将HSP家族基因进化树分为5个小簇。PlHSP70基因CDS区域全长为1539 bp,编码513个氨基酸。PlDanJ基因CDS区域全长为1269 bp,编码422个氨基酸。进化树结果分析表明,PlHSP70与TcHSP70同源性较高,PlDanJ与DcDanJ、PeDanJ同源性较高。RT-qPCR分析表明,PlHSP70和PlDanJ在‘粉玉奴’中的时空表达都具有组织特异性,PlHSP70在叶部相对表达量最高,PlDanJ在根部相对表达量最高。PlHSP70在自交和杂交授粉后(2~36 h)其相对表达量均呈现出多峰型变化趋势,在授粉后4 h达到最高。PlDanJ在自交授粉后(2~36 h)的相对表达量呈先升高后降低的单峰型变化趋势,授粉后4 h达到最高;在杂交授粉后呈现为先降低后升高再降低的多峰型变化趋势,授粉后2 h时表达水平最高。【结论】2个芍药HSP家族基因在授粉后的表达水平与花粉管的整体生长情况相吻合,推测PlHSP70和PlDanJ基因通过调控花粉在柱头上的生长来影响芍药与牡丹远缘杂交不亲和性。