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水曲柳CUC1基因克隆及瞬时表达分析

崔靖弘, 于磊, 梁楠松, 宋婷婷, 吕义品, 纪欣童, 徐亮, 赵福江, 詹亚光

2022, 35(1): 82-91. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.01.009

关键词: 水曲柳, FmCUC1基因, 生物信息学分析, 瞬时转化, 表达模式分析

[摘要]()

目的本研究克隆了水曲柳（Fraxinus mandshurica Rupr.）CUC1基因，分析其表达特性，为该基因在水曲柳再生的调控研究中奠定基础。方法从水曲柳苗克隆FmCUC1基因，利用生物信息学软件分析FmCUC1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列，并构建系统进化树；利用农杆菌介导法将FmCUC1基因转入洋葱内表皮细胞进行亚细胞定位，通过实时荧光定量分析FmCUC1基因在根、茎、叶、顶芽的组织表达特异性及FmCUC1基因在下胚轴芽再生与种子萌发过程中的差异表达；同时对水曲柳幼苗喷施IAA、6-BA、BR激素处理，分析FmCUC1基因在不同激素信号诱导下的表达模式；利用农杆菌介导法将FmCUC1基因瞬时转化水曲柳72 h后，分析其通路相关基因表达情况。结果克隆得到FmCUC1基因全长807 bp，编码269个氨基酸，FmCUC1为稳定疏水蛋白，含有保守的NAC-domain蛋白结构域；FmCUC1蛋白与同科的木犀榄蛋白序列相似性为86.17%，亲缘关系较近；FmCUC1蛋白定位于细胞核上。qRT-PCR分析表明：FmCUC1基因在水曲柳的顶芽中表达量最高；在下胚轴芽再生过程中，FmCUC1基因在芽点产生与丛枝形成期均高表达；在水曲柳种子萌发过程中，FmCUC1基因分别在第4天和第8天分别达到两个峰值，为第0天的8.56倍和8.46倍。外源喷施IAA、6-BA、BR激素处理结果显示，FmCUC1基因表达量与对照相比均呈现上调表达，在IAA、BR处理72 h后均达到最高值，分别为对照的45.72倍和20.36倍；在6-BA处理48 h达到峰值，为对照59.40倍。利用农杆菌介导水曲柳FmCUC1基因瞬时过表达72 h后，该基因表达量显著上调，且其下游STM基因的表达量也明显上升。结论 FmCUC1基因属于NAC家族转录因子，参与水曲柳芽再生过程，响应了IAA、6-BA、BR植物激素信号诱导，过表达FmCUC1基因可激活其下游STM基因的表达，进而有利于顶端分生组织的形成；为进一步研究CUC1基因在水曲柳芽再生过程中的作用机制奠定基础，也为今后水曲柳转基因工作提供新思路。

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