小麦中国春 NAM 转录因子 Gpc-1和 Gpc-2灌浆期时空表达模式分析

摘要：

【目的】对面包小麦(Triticum aestivum L.)中国春 NAM 转录因子 Gpc-1（TaNAM-A1、TaNAM-B1、TaNAM-D1）和 Gpc-2（TaNAM-B2、TaNAM-D2）灌浆期的表达模式进行全面系统的分析，为深入了解其协同调控籽粒发育时期组织衰老和矿物元素转运的方式及各基因间相互作用提供参考。【方法】从中国春中克隆 Gpc-1和 Gpc-2的全长cDNA 编码序列并进行序列比对分析。采用荧光定量 PCR (qRT-PCR)定量分析各基因在不同组织中的表达特性。以多个经评估的稳定基因作为内参，并采用 Pfaffl 法对 Gpc-1和 Gpc-2的相对表达量进行计算。针对 Gpc-1和 Gpc-25′或3′非翻译区（UTR）的差异核苷酸序列设计5条特异性寡核苷酸探针，地高辛标记后利用 mRNA 原位杂交技术分别在花后的旗叶、穗下节及籽粒中对基因的表达进行组织定位。【结果】利用一对特异性引物，从中国春中克隆到 TaNAM-A1、TaNAM-B2、TaNAM-D1、TaNAM-D2以及具有功能的 TaNAM-B1，且其核酸序列与野生二粒小麦（Triticum turgidum var.dicoccoides）野生型 TtNAM-B1完全一致。Gpc-1和 Gpc-2的转录本均广泛地分布于倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中。但不同于 Gpc-1, Gpc-2在花后的根中并不表达。mRNA 原位杂交结果显示，Gpc-1和 Gpc-2具有相同的组织表达特异性，除叶表皮细胞、种皮和果皮外普遍在旗叶、穗下节以及籽粒的其他细胞类型中具有表达。其转录本大量积累于叶肉细胞，而在穗下节及叶片维管束中表达量则相对较低。籽粒中 Gpc-1和Gpc-2的表达具有不均一性，其转录水平在胚中较高，与矿物元素运输相关的主要组织（维管束、色素链、珠心突出及传递细胞）及糊粉层中次之，而胚乳中表达量相对较低。qRT-PCR 结果显示各 NAM 基因的表达特性在不同组织及基因间存在差异。TaNAM-D2在各组织中表达量均最低；籽粒中 TaNAM-D1丰度最高，穗下节、颖壳及穗轴中 TaNAM-B2转录水平高于其他基因，而旗叶中 TaNAM-B2与 TaNAM-A1表达量最大。开花前，TaNAM-A1、TaNAM-B1、TaNAM-B2和 TaNAM-D2在倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中均有表达。花后15 d，倒二叶、穗轴及籽粒中 TaNAM-A1的表达水平先于旗叶（25DAA）出现下降，在穗下节及颖壳中则持续增长至30DAA；籽粒中 TaNAM-B1丰度在15DAA 达到最大值，而其他组织中其最大值出现于25DAA（旗叶、颖壳）及30DAA（倒二叶、穗下节和穗轴）；除旗叶（25DAA）及穗下节（20DAA）外，TaNAM-B2转录水平在其他组织中均从15DAA 起迅速降低；不同于其他基因， TaNAM-D1仅从花后开始表达，其丰度在各分析组织中不断增加至灌浆后期（25DAA 或30DAA）。颖壳中 TaNAM-D2表达水平在15DAA 开始降低，早于叶片（25DAA）及其他组织。【结论】Gpc-1及 Gpc-2转录因子参与调控籽粒中矿物元素的转运，但与该组织中细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）或衰老无显著联系；灌浆期各基因间表达特性不尽相同，其在功能上具有差异。Gpc-1和 Gpc-2或仅参与对矿物元素转运的调控或同时平行调控组织的衰老。

关键词：小麦、灌浆期、衰老、物质转运、表达模式、调控

分类号：Q943.2;S512.1;Q785

资助基金：国家科技支撑计划;现代农业产业技术体系建设专项

在线出版日期：2015-05-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：1262-1276