无患子SmCYCD3;2基因的克隆与功能研究

摘要

【目的】探究无患子SmCYCD3;2基因在花性别分化过程中的作用，为提高无患子花雌雄比提供有价值的参考基因，进而为通过分子设计育种提高无患子果实产量奠定理论基础。【方法】克隆无患子SmCYCD3;2基因，对其进行多序列比对和系统发育进化分析，利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其在不同器官中的表达模式。构建过表达载体并异源转化拟南芥，对比观察其生长表型，并对其成熟花药进行亚历山大染色，采用花粉萌发法观测花粉活力和体外花粉萌发情况，借助扫描电镜观察花药及花粉的形态及表面特征。【结果】（1）SmCYCD3;2基因序列全长为1 092 bp，编码364个氨基酸，与毛果杨亲缘关系较近。（2）RT-qPCR分析发现，SmCYCD3;2基因在无患子雌花中表达量最高，叶片次之，雄花中表达量较低。（3）与野生型植株相比，转基因拟南芥表现出一系列显著的生长表型变化：生长速度减慢，株高明显降低，叶片出现卷曲现象，且每个茎节处略有弯曲。此外，其花器官表型也发生了显著变化，具体表现为雌蕊伸长，雄蕊数量减少且变短，花粉活性降低，果荚短小。（4）在转基因拟南芥植株中，细胞周期相关基因（AtCYCDs）和促进雌蕊伸长发育的基因（AtCRC）的表达水平显著上调，与雄蕊发育相关的基因（AtAP3、AtPI、AtAMS和AtDEL）以及与茎、叶发育相关的基因（AtPIN）的表达水平显著下调。【结论】SmCYCD3;2基因能够调控茎、叶发育，促进雌蕊伸长，抑制雄蕊发育，在无患子性别分化过程中发挥重要作用，研究结果为CYCD3基因的功能解析提供了新的见解，为提高无患子花雌雄比、提高果实产量奠定了前期理论基础。

关键词

无患子 / 细胞周期蛋白 / 性别分化 / 基因克隆 / 功能.研究 / 基因表达