PeBBI5调控百香果生殖生长的功能研究

作     者：易小燕 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈发兴;林智敏

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 

主      题：百香果 PeBBI5 生殖生长 遗传转化 植物激素 

摘      要：百香果(Passiflora edulis)是西番莲科西番莲属多年生藤本植物,一年可多次开花结果,花期长、花量大,但温度不适或管理不当易导致百香果花器官发育不良,同时部分栽培品种存在自交不亲和现象,严重影响果实的产量和品质。随着百香果产业的迅速发展,百香果优良种少、自交不亲和等方面缺陷亟待解决。蛋白酶抑制剂能够调节植物细胞内蛋白酶的活性,在植物生长发育过程中扮演着重要的角色。丝氨酸蛋白酶抑制剂是蛋白酶抑制剂中的一类,它可参与植物衰老、胚胎发生、种子分化与发育、对生物与非生物胁迫的响应、细胞程序性死亡等生理过程,Bowman-Birkinhibitor(BBI)是一类富含半胱氨酸的植物丝氨酸蛋白酶抑制剂,研究百香果PeBBI5基因在生殖生长中的功能,为探究PeBBI5调控百香果生殖生长的分子机制奠定基础。本研究克隆了百香果PeBBI5基因,构建了 pCXUN-PeBBI5和PCAMBIA1300CGC-PeBBI5过表达载体,实现了PeBBI5在拟南芥的稳定遗传转化及百香果花蕾的瞬时转化。通过对PeBBI5过表达拟南芥植株和PeBBI5瞬时转化百香果花蕾中进行表型观察,分析了百香果PeBBI5基因在植物生殖生长中的功能。本研究主要结果如下: 1.成功克隆得到了百香果紫果品种‘台农一号’和黄果品种‘钦蜜9号’的PeBBI5基因,紫果与黄果品种中PeBBI5基因的CDS全长完全一致,均为765bp。利用qRT-PCR技术分析PeBBI5在两个品种花器官不同组织部位中的表达特异性。两个品种中,PeBBI5基因均在花器官不同组织中表达水平存在差异,在花药和雌蕊中表达量最高,在子房中几乎不表达。 ***5异源转化拟南芥造成植株开花延迟、育性下降。在拟南芥中过表达PeBBI5基因,通过抗性筛选及表达分析鉴定得到T3代转基因株系。与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥植株变矮,分枝数增加;主枝果荚数减少,种子败育率增大;开花时间推迟2-3 d,开花时莲座叶数量增多,开花整合基因CO表达量下降,开花抑制因子FLC表达上调。对过表达PeBBI5的拟南芥植株进行激素敏感性检测,发现在1nM、10nM、100 nM浓度油菜素内酯(BR)处理下生长12 d的株系幼苗较野生型拟南芥主根根长更短,说明PeBBI5可能参与BR介导的信号通路。且利用实时荧光定量PCR检测了转基因株系花序中BR生物合成和信号传导相关基因的表达量,以野生型拟南芥为对照,BR合成和信号传导相关的多个基因表达水平下调,但AtDWF4基因显著上调表达。 ***5瞬时过表达百香果花蕾导致开花相关基因表达量变化。通过农杆菌介导的瞬时转化技术将PeBBI5瞬时过表达百香果花蕾,应用载体扩增条带鉴定确定转化成功的花蕾。对开花相关基因和BR信号传导相关基因的表达水平进行分析,与对照相比,PeBBI5瞬时转化百香果的花蕾中PeCO、PeAP1a基因表达量降低,PeAP1b、PeLHY基因表达上调;两个BR信号传导相关基因PeBES1/BZR1基因表达量变化趋势相反,PeSERKa、PeSERKc、PeSERKd基因表达量显著增加,PeSERKb基因表达显著下调。表明PeBBI5可能参与百香果开花及BR信号传导过程。