天女木兰PIN基因家族的鉴定及在种子萌发过程中的表达

摘要

[目的]天女木兰（Magnolia sieboldii K. Koch）是我国重点保护的具有观赏、芳香和药用价值的珍稀濒危野生木本资源植物，有广阔的应用前景。该树种无性繁殖困难，故以种子繁殖为主，但是种子具深休眠特性，种胚发育不完全致使种子萌发和出苗困难，极大限制了开发进程。PIN基因家族编码生长素跨细胞膜外向转运蛋白，与种子发育和萌发有关。[方法]通过分析PIN基因家族结构和功能，探究生长素在种子后熟过程中转运调节机制，为深入研究天女木兰种子发育调控机制提供参考。利用生物信息学技术，基于天女木兰基因组数据，进行全基因组MsPINs基因家族鉴定，研究MsPINs基因家族的分子结构、在种子萌发期的时空表达和基因功能；并通过基因染色体信息获取MsARF5候选靶基因MsPIN1b的启动子序列，利用基因克隆和酵母单杂交等技术，探究MsARF5与MsPIN1b启动子之间的调控关系。[结果]生物信息学和表达分析表明天女木兰基因组中有22个MsPINs基因，分布在13条染色体上；其中9个基因在种子萌发过程中差异表达，MsPIL3、MsPILS2和MsPILS6在休眠解除阶段呈上调表达，MsPIN1a～1c、MsPIN6在种子萌发过程中呈上调表达，MsPILS3在休眠解除过程波动变化；序列分析和酵母单杂交试验表明MsPIN1b的启动子序列有多个MsARF5（生长素响应因子5）识别元件，并能与MsARF5结合。[结论]综上可见，PIN基因家族成员参与天女木兰种子发育和萌发过程。

关键词

天女木兰 / 生长素 / MsPIN1b / 表达模式 / 酵母单杂交