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滇水金鳳花蜜相關SWEET7和SWEET16的克隆,對于滇水金鳳生産花蜜有什麼作用?前言:花蜜是植物與授粉媒介互相作用的

作者:初八沒煩惱

滇水金鳳花蜜相關SWEET7和SWEET16的克隆,對于滇水金鳳生産花蜜有什麼作用?

前言:花蜜是植物與授粉媒介互相作用的重要決定因素,也是授粉綜合征的一個組成部分,其數量、成分和位置是植物與傳粉昆蟲互相作用的重要決定因素。

糖類化合物是花蜜的主要組成部分,在蜜腺内發生轉錄過程中,參與碳水化合物代謝的基因數量會明顯增多,而一些酶和轉運蛋白則能夠改變花蜜中碳水化合物的組成,最終産生成熟的花蜜。

在矮牽牛中利用傳粉綜合征确定了一個參與控制花蜜量群組成的單一QTL,但至今參與這一現象的特定調控基因尚不清楚,參與蜜腺中花蜜合成和分泌相關基因表達方面的資訊一直很缺乏。

滇水金鳳是鳳仙花科鳳仙花屬的一年或多年生植物,具有生長快、生物量大、周年開花、抗逆性強等特性,不僅花色多樣,而且有奇特的花距結構,具有較高的觀賞價值。

而野生型和突變型滇水金鳳盛花期花距中的花蜜量存在較大差異,突變型2距和3距由于數目和花距形态等原因,單花的花蜜總量比野生型1距的多,這對提高吸引傳粉者機率和頻率是十分有利的。

SWEET基因家族隻存在于植物中,參與花蜜合成分泌、韌皮部裝載等一系列生理過程,被視為一類轉運糖、糖醇和激素的載體。

從野生型和突變型滇水金鳳中,成功分離克隆出與花蜜合成轉運相關基因IuSWEET7和IuSWEET16,跨膜結構域預測發現IuSWEET7具有SWEET家族典型的7個跨膜結構域。

MtN3/saliv結構域是具有植物糖轉運蛋白特異性的功能域,尤其是植物SWEET基因家族特有的功能域,與糖的跨膜運輸有關。

SWEET7和SWEET16兩個基因編碼的蛋白均有2個MtN3/saliv保守結構域,與馬尾松中包含典型的兩個MtN3/saliv結構域的結果一緻。

同源性分析發現,野生型和突變型滇水金鳳花距中SWEET7和SWEET16基因的氨基酸序列與杜鵑花、羊踯躅、山茶花等植物的SWEET基因同源性達71.48%和62.25%。

已有研究表明,植物SWEET基因家族有4個分支,分别為CladeⅠ、CladeⅡ、CladeⅢ和CladeⅣ。

其中CladeⅠ為己糖轉運蛋白,主要轉運葡萄糖,CladeⅡ主要轉運葡萄糖,CladeⅢ主要轉運糖,CladeⅣ是一種液泡膜轉運蛋白,主要轉運果糖。

通過分析滇水金鳳野生型和突變型花距系統進化發現,IuSWEET7和IuSWEET16均與喜馬拉雅鳳仙花聚為一支,但IuSWEET7和IuSWEET16存在不同的分支。

這與在木薯中SWEET7和SWEET16基因處于不同分支的結果一緻,表明IuSWEET7和IuSWEET16在滇水金鳳花蜜合成分泌中發揮着不同的作用。

SWEETs基因在不同植物及不同生長發育時期中表達特征具有較大差異,大部分與糖的合成轉運密切相關,在泌蜜植物中發揮着重要作用。

分析發現,IuSWEET7和IuSWEET16在滇水金鳳野生型及突變型花距的花苞期、始花期、盛花期中均有表達,其中野生型滇水金鳳花距的IuSWEET7和IuSWEET16從花苞期至盛花期表達量上調,與牡丹中SWEET基因時空表達一緻。

通過對滇水金鳳的IuSWEET7和IuSWEET16蛋白進行蛋白質互作預測發現其SWEET蛋白質之間可能存在互相作用,這與在慈竹SWEET蛋白間可能兩兩存在互相作用,共同調控糖的轉運結果一緻。

結論:

是以可推測出,IuSWEET7和IuSWEET16蛋白互相作用共同調控花蜜中糖的合成、轉運和分泌。

滇水金鳳的蜜腺結構和花蜜存在于花距中,基于盛花期花蜜量的差異,從野生型和突變型滇水金鳳花距轉錄組中篩選出花蜜相關基因IuSWEET7和IuSWEET16。

本研究中的兩個基因在滇水金鳳野生型和突變型花蜜生産過程中發揮着重要作用,不僅能夠為探究滇水金鳳花蜜的分子和生理機制提供一定的理論基礎,還能為鳳仙花物種繁殖、花形改良提供一定的資料和理論依據。

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