乙烯生成关键酶基因影响苎麻性别表达的机理研究

据我们研究，不同的性别材料乙烯的释放速率差别较大，雌性苎麻的乙烯释放速率要大于两性苎麻。对于两性材料来说雌花序的乙烯释放速率 > 混合花序乙烯释放速率 > 雄花序乙烯释放速率，乙烯抑制剂AgNO3和AVG都可以使苎麻明显的雄性化但是以AVG处理的效果较好。由以上所述，乙烯在苎麻性别分化过程中起重要作用。为此，本申请课题将在已有的研究基础上，借助申请者等在苎麻性别和乙烯关系研究中所积累的技术经验，利用性别表达特异的苎麻材料，克隆ACC合成酶基因家族成员和ACC氧化酶基因家族成员，并对克隆的基因进行时空表达研究，以探析不同的乙烯合成关键酶基因对苎麻性别表达、花芽分化和生长发育的影响。最后通过构建抑制表达载体和过量表达载体进行遗传转化研究，从而能够初步阐明苎麻ACS基因和ACO基因的表达特性及与苎麻性别的关系。

1）克隆了4个ACS和8个ACO基因的全长序列。序列分析4个ACS的功能大体相同且略有差异。8个ACO基因中，6个ACO功能相似，unigene10422和unigene46678与其他六个基因功能有差异。. 2）根据RT-PCR的表达结果，初步判断为：ACS10303、ACS23502、ACS47348、ACO35751、ACO46678在雌性苎麻中的表达高于雌雄同株苎麻。BnACS1基因在根、茎、茎尖、叶片、雌花和雄花中均有表达，其中在根和雄花中表达较高，在茎中表达最低。BnACO1基因在根、茎、茎尖、叶片、雌花、雄花中均有表达, 其中在雄花中表达较高，在根、茎中表达较低。Realtime PCR分析 unigene39964、Unigene39767和Unigene42734在不同性别苎麻中表达水平，结果表明在性别决定前期（花芽<1.5cm）, unigene39964和Unigene39767与苎麻性别分化有关。. 3）构建了ACS1（Unigene 47348）、ACO1（Unigene 46678）、unigene 39964基因的过表达载体，原核表达发现该基因可以进行表达，农杆菌转化拟南芥初步获得阳性转基因植株，并收获转基因拟南芥种子。. 4）雌性和雌雄异花同株苎麻数字表达分析，共筛选到2108个基因在GBN08和GBN09间存在表达差异，其中76个基因只在GBN09中特异表达，141个基因只在GBN08中特异表达。1381个基因在GBN09中表达高于GBN08，727个基因在GBN09中表达低于GBN08。差异表达基因在代谢途径上主要表现在甘氨酸、丝氨酸和酪氨酸代谢途径。. 5）系统地收集到栽培种苎麻雄性不育材料19份，野生近缘种全雌材料15份。选取园青5号，弯子苎麻和黄小叶，以中苎1号为对照，对这4种材料雄花花芽发育形态进行比较。在花芽发育到0.3-0.5 cm时，已完成了雌雄蕊的分化。园青5号花芽在分化出花药和花丝后，花药不会继续分化而是变形萎缩甚至消失形成空腔；弯子苎麻在花药分化阶段花被木质化严重，花被结构和药隔维管束发育的异常；黄小叶花粉囊不破裂，花粉粒颜色逐渐变深，花丝会异常膨大。