切花菊CmCUC基因鉴定及在腋芽发育中的作用分析

摘要

【目的】克隆调控切花菊腋芽形成的关键基因CmCUC并分析其表达特性，为菊花株型改良提供理论依据。【方法】通过基因克隆分离切花菊‘神马’的CmCUC基因序列，利用生物学信息方法分析CmCUC蛋白理化性质、蛋白结构、蛋白亲疏水性、保守结构域和启动子顺式元件，预测其跨膜结构及信号肽，利用农杆菌瞬时转化本氏烟草叶片，对CmCUC基因进行亚细胞定位，通过实时荧光定量分析CmCUC基因在菊花顶芽、腋芽、花、叶、根、茎等不同组织部位的表达特异性，明确其在不同分枝类型菊花顶芽和腋芽等组织中的表达模式，以及在‘神马’腋芽不同发育阶段的表达特性。【结果】从切花菊‘神马’中分离鉴定到1个NAC(NAM/ATAF/CUC)超家族CUC基因CmCUC,CmCUC基因全长1 017 bp。系统发育分析发现，CmCUC蛋白与罂粟PsCUC蛋白的进化关系更近；蛋白序列分析表明，CmCUC蛋白结构稳定，无信号肽且无跨膜螺旋区，为亲水性蛋白；CmCUC蛋白以无规则卷曲为主，且具有典型的NAM结构域，属于NAC基因家族。顺式作用元件预测分析显示，CmCUC基因启动子区域含有光响应元件、生长素响应元件、脱落酸响应元件和分生组织特异性表达相关元件；亚细胞定位结果显示，CmCUC基因定位于细胞核。表达分析结果显示，CmCUC基因在菊花顶芽和腋芽组织中表达量较高，而在花、叶、根、茎等组织中不表达或表达量较低；在不同分枝类型菊花中，CmCUC基因在顶端优势明显类型的顶芽中表达量较高；在腋芽形成的不同阶段，CmCUC基因在腋芽发育的早期阶段（腋生分生组织形成阶段）表达水平最高，随着腋芽形成，其表达水平逐渐下降。【结论】CmCUC基因属于NAC家族转录因子，可以促进切花菊的顶芽和腋芽等芽组织发育，特别是在腋芽发育过程中，其通过调控腋生分生组织的发育来促进腋芽形成。

关键词

切花菊 / 腋芽发育 / CmCUC基因 / 表达模式