GASA家族基因在非洲菊花瓣生长中的功能分析

植物GASA基因家族所编码的蛋白都具有一个高度保守的C-端结构域，但迄今的研究结果表明，不同的GASA基因在表达模式、对激素的响应以及在植物生长发育中的作用等方面可能存在明显差异。我们推测，GASA基因家族各成员可能共同参与植物器官形态建成的过程。本项目拟以非洲菊三种不同形态特征的小花（舌状花、盘状花和过渡花）花瓣为材料，研究三种花瓣细胞生长的动态变化规律，在此基础上，深入细致研究5个GASA家族基因在三种花瓣中表达的时空模式以及激素的调控作用；通过反向遗传学方法获得超表达或RNAi/反义表达的转化植株，进行表型分析，结合分析不同蛋白的组织和亚细胞定位，确定5个GASA家族成员的功能，并分析它们在花瓣形态建成中的协调作用。本研究将为发现与细胞分裂和伸展相关的、位于激素信号途径下游的功能基因做出贡献，也为花卉的分子设计育种奠定理论基础，具有重要科学意义和应用前景。

GASA是一个C端结构高度保守，然而成员之间在功能方面表现出多样性的一个基因家族。我们在非洲菊花瓣中克隆到了5个GASA基因的转录本（称为GEGs），在此基础上，结合非洲菊花瓣生长的特点，我们进一步研究了这些基因的表达模式及其调控，结果表明这，5个GEGs基因在非洲菊花瓣生长发育过程中分别具有3种不通的表达模式，即GEG在花瓣生长的后期高度表达，PRGL、GEG2和GEG4 在早期花瓣中表达，而GEG3的表达则一直较为稳定。为了阐明GEGs基因在花瓣生长中的功能，我们建立了两个抑制花瓣生长的模型，并测定了早期花瓣中基因的表达。结果表明，在割裂花梗的模型中，除了GEG3外，其它4个GEGs基因的表达均快速下调，而在无糖离体培养的模型中，5个GEGs基因的表达均明显下调了。从这些结果可以推测，GEGs基因的表达是花瓣生长，并完成其形态建成所必需的。本研究还根据GEGs蛋白的结构特点，设计并合成了特异的多肽序列，制备的多克隆抗体具有很好的专一性。Western blot的结果表明，GEG和PRGL均是细胞壁蛋白，不过GEG可以用LiCl提取出来，而PRGL则要用SDS才能从细胞壁中提取到，另外，提取到的GEG蛋白与根据编码框预测到的分子量是一直的，而PRGL蛋白的分子量明显高于预测值。因此我们认为GEGs蛋白可能以不同的方式存在与细胞壁中。