黄瓜CsAFB/CsTIR基因表达模式研究(2)

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1 前言

生长素(auxin)虽然是一类结构简单的植物内源激素，但有研究表明它处于植物生长发育的调控中心(Abels et al., 1996)。生长素作为内源基因在植物体内的主要存在形式就是吲哚乙酸（IAA）(Bandurski et al., 1995)。生长素生物合成主要分为依赖色氨酸途径和非依赖色氨酸途径（Cohen et al.,2003），参与到许多植物的生长发育调控当中。生长素促进植物生长和发芽以及果实的发育等各种生理过程，调控着植物的整个生命周期，其主要表现为对细胞伸长和细胞分裂、向地性和向光性的形成、主侧根和下胚轴发育、叶片和花的形成(Davies, 1995；Kepinski and Leyser, 2005)。此外，生长素在植物中通过活性泵产生的极性流从植物的形态学上端至下端运输，使得生长素成为长距离运输的信息携带者(Vieten et al., 2007)。

生长素对植物生长发育的影响主要有以下几方面：生长素作对根系生长中起极其重要的调控作用，该植物激素能够促进植物侧根和不定根的分化生长（冯健等，2006）；生长素的分布、极性运输和信号转导对植物叶片发育及形态建成起重要调节作用（Tsukaya，2002）；生长素在其只能从形态学上端向下端进行的极性运输、信号转导通路以及花的形态形成起到不可忽视的作用；另外，在果实发育方面，生长素能够促进果实发育和培育无子果实并能防止落花落果。

生长素的受体TIR1直到2005年《Nature》上连续两篇论文才被确认(Dharmasiri et al., 2005a；Kepinski and Leyser, 2005)，并且研究证实TIR1在拟南芥中存在着基因家族，至今已发现存在功能冗余的基因家族成员AFB1(AUXIN SIGNALING F BOX PROTEIN 1) (At4g03190)、AFB2(At3g26810)和AFB3(At1g12820) (Dharmasiri et al., 2005b)。研究发现，当磷元素缺乏的条件下TIR1表达量上调，从而调控生长素信号，从而调控侧根的生长(Perez-Torres et al., 2008)，以及使植株的顶端优势明显、植株生长发育延缓(Chen et al., 2011)；而硝酸盐的添加则会诱导根中AFB3表达量上调，从而对植株的生根造成影响(Vidal et al., 2010)。

2 黄瓜生长素受体同源基因寻找

黄瓜(Cucumis sativus L.)营养生长期很短，它能自主开花并不像其他开花植物一样需要特定的光周期诱导，因此是植物分子生物学研究的理想材料。

2.1 黄瓜基因组的序列对比

黄瓜的全基因组序列测定已由我国科学家于2009年完成(Huang et al., 2009)，但目前尚未有关于黄瓜中生长素受体的克隆、表达模式的分析及其调控机制和生物学功能的研究报道。我们以拟南芥生长素受体基因AtTIR1/AFBs为模板，将其序列与黄瓜全基因组进行比对(http://cucumber.genomics.org.cn/page/cucumber/index.jsp)。我们通过Blast比对，我们在黄瓜基因组中发现两条序列同源性较高的基因序列Csa001802和Csa015043。

通过序列对比，我们发现其中编号为Csa015043的基因与拟南芥中的生长素受体基因AtAFB2的氨基酸序列相似性达到了76%，另一编号为Csa001802的基因与拟南芥中的AtTIR1基因的氨基酸编码蛋白序列相似性也达到78%(如图1.1所示)。由此我们推测这两条基因序列可能就是人们一直寻找的黄瓜中生长素受体基因，故根据其编码的蛋白相似程度分别将这两个基因暂命名为CsTIR和CsAFB基因。